DE102005053019A1 - Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders - Google Patents
Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005053019A1 DE102005053019A1 DE102005053019A DE102005053019A DE102005053019A1 DE 102005053019 A1 DE102005053019 A1 DE 102005053019A1 DE 102005053019 A DE102005053019 A DE 102005053019A DE 102005053019 A DE102005053019 A DE 102005053019A DE 102005053019 A1 DE102005053019 A1 DE 102005053019A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alk
- group
- formula
- groups
- monomers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
- C08F290/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
- C08F290/06—Polymers provided for in subclass C08G
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
- C08F283/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/2641—Polyacrylates; Polymethacrylates
- C04B24/2647—Polyacrylates; Polymethacrylates containing polyether side chains
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/2652—Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles
- C04B24/2658—Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles containing polyether side chains
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
- C08F290/08—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated side groups
- C08F290/14—Polymers provided for in subclass C08G
- C08F290/142—Polyethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L51/08—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/0045—Polymers chosen for their physico-chemical characteristics
- C04B2103/0059—Graft (co-)polymers
- C04B2103/006—Comb polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
- C04B2103/32—Superplasticisers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Pyrrole Compounds (AREA)
- Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kammpolymere, die an einem Kohlenstoffrückgrat Poly-C¶2¶-C¶4¶-alkylenether-Seitenketten A und funktionelle Gruppen B, die bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, tragen, sowie die Salze derartiger Kammpolymere. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieser Kammpolymere als Additive in Zubereitungen, die ein mineralisches Bindemittel enthalten. Die Polyalkylenether-Seitenketten A weisen die folgende Formel auf: DOLLAR A *-U-(C(O))¶k¶-X-(Alk-O)¶n¶-Y-Z A DOLLAR A worin DOLLAR A * die Bindungsstelle an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymers anzeigt, DOLLAR A U für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht, DOLLAR A X Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet, DOLLAR A k 0 oder 1 ist, DOLLAR A n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 5 bis 300 liegt, DOLLAR A Alk für C¶2¶-C¶4¶-Alkylen steht, wobei Alk innerhalb der Gruppe (Alk-O)¶n¶ gleich oder verschieden sein kann, DOLLAR A Y für eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen steht, die einen Phenylring tragen kann, DOLLAR A Z für einen über Stickstoff gebundenen 5- bis 10-gliedrigen Stickstoffheterocyclus steht, der als Ringglieder, neben dem Stickstoffatom und neben Kohlenstoffatomen, 1, 2 oder 3 zusätzliche Heteroatome, ausgewählt unter Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aufweisen kann, wobei die ...The present invention relates to new comb polymers which have on a carbon backbone poly-C¶2¶-C¶4¶-alkylene ether side chains A and functional groups B, which are in the form of anionic groups at pH> 12, as well as the salts of such comb polymers . The invention also relates to the use of these comb polymers as additives in preparations which contain a mineral binder. The polyalkylene ether side chains A have the following formula: DOLLAR A * -U- (C (O)) ¶k¶-X- (Alk-O) ¶n¶-YZ A DOLLAR A where DOLLAR A * is the binding site to the Indicates carbon backbone of the comb polymer, DOLLAR AU stands for a chemical bond or an alkylene group with 1 to 8 carbon atoms, DOLLAR AX is oxygen or a group NR, DOLLAR A k is 0 or 1, DOLLAR A n is an integer whose Average value, based on the comb polymer, is in the range from 5 to 300, DOLLAR A Alk stands for C¶2¶-C¶4¶-alkylene, whereby Alk within the group (Alk-O) ¶n¶ can be the same or different, DOLLAR AY stands for a linear or branched alkylene group with 2 to 8 carbon atoms, which can carry a phenyl ring, DOLLAR AZ stands for a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle which, as ring members, next to the nitrogen atom and next to carbon atoms, 1, 2 or 3 additional heteroatoms selected from oxygen, nitrogen and sulfur can sen, whereby the ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kammpolymere, die an einem Kohlenstoffrückgrat Poly-C2-C4-alkylenether-Seitenketten A und funktionelle Gruppen B, welche bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, tragen, sowie die Salze derartiger Kammpolymere. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieser Kammpolymere als Additive in Zubereitungen mineralischer Bindemittel.The present invention relates to novel comb polymers which carry on a carbon backbone poly-C 2 -C 4 -alkylene ether side chains A and functional groups B, which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, and the salts of such comb polymers. The invention also relates to the use of these comb polymers as additives in preparations of mineral binders.
Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat, das Poly-C2-C4-alkylenether-Seitenketten und anionische Gruppen, insbesondere Carboxylatgruppen, trägt, finden als Additive für mineralische Bindemittel und Bindebaustoffe, insbesondere für Zement und zementhaltige Bindebaustoffe wie Mörtel, zementgebundene Putze und insbesondere für Beton, aber auch für Gips und auf Gips basierende Bindebaustoffe wie Modell-, Stuck- oder Putzgips, Formgips, Gipsestrich etc. Verwendung.Comb polymers having a carbon backbone bearing poly-C 2 -C 4 alkylene ether side chains and anionic groups, especially carboxylate groups, are useful as additives for mineral binders and binders, especially for cement and cementitious binders such as mortars, cementitious plasters, and especially for concrete , but also for gypsum and plaster-based binding materials such as model, stucco or plaster, plaster, gypsum, etc. Use.
Man nimmt an, dass die Kammpolymere die Partikel des mineralischen Bindemittels in der gebrauchsfertigen Zubereitung des Bindemittels, d. h. einer mit Wasser angemachten Zubereitung, dispergieren und dass die dispergierende Wirkung der Kammpolymere eine Verflüssigung der gebrauchsfertigen Zubereitungen bewirkt. Somit wird zur Einstellung einer bestimmten Verarbeitungsviskosität der gebrauchsfertigen Zubereitung beim Anmachen weniger Wasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, benötigt als bei einer nicht-additivierten Zubereitung, was in einer erhöhten Endfestigkeit der additivierten Zubereitung im abgebundenen Zustand resultiert. Umgekehrt weisen additivierten Zubereitungen bei gleicher Menge an Wasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, eine verringerte Viskosität auf als nicht-additivierte Zubereitungen, was für viele Anwendungszwecke wie Gussbeton oder Estrich erwünscht ist.you Assumes that the comb polymers are the particles of the mineral binder in the ready-to-use preparation of the binder, d. H. one with water prepared preparation, and disperse that dispersing Effect of Kammpolymere a liquefaction of the ready to use Preparations effected. Thus, to set a specific Working viscosity ready-to-use preparation when mixing less water, based on the mineral binder, needed as in a non-additive Preparation, resulting in an increased Ultimate strength of the additive preparation in the set condition results. Conversely, additivierte preparations have the same Amount of water, based on the mineral binder, a reduced viscosity as non-additive preparations, which for many purposes such as Cast concrete or screed desired is.
Die EP-A 331 308 beschreibt Kammpolymere zur Dispergierung von Zement, die eine monoethylenisch ungesättigte Carbonsäure, eine monoethylenisch ungesättigte Sulfonsäure und einen Ester eines Poly-C2-C3-alkylenglykolmono-C1-C3-alkylethers einpolymerisiert enthalten.EP-A 331 308 describes comb polymers for the dispersion of cement, which contain in copolymerized form a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, a monoethylenically unsaturated sulfonic acid and an ester of a poly-C 2 -C 3 -alkylene glycol mono-C 1 -C 3 -alkyl ether.
Die EP-A 560 602 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren, die einen Alkenylether eines Poly-C2-C18-alkylenglykolmono-C1-C4-alkylethers und Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid einpolymerisiert enthalten, als Additive für Beton.EP-A 560 602, in turn, describes the use of comb polymers which comprise an alkenyl ether of a poly-C 2 -C 18 -alkylene glycol mono-C 1 -C 4 -alkyl ether and maleic acid or maleic anhydride in copolymerized form as additives for concrete.
Aus der EP-A 753 488 wiederum ist die Verwendung von Kammpolymeren, welche monoethylenisch ungesättigte Carbonsäuren und Ester monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren von Polyoxy-C2-C4-alkylenmono-C1-C4-alkylether einpolymerisiert enthalten und die eine bestimmte Molekulargewichtsverteilung aufweisen, als Dispergiermittel für Zement bekannt. Ähnliche Polymere werden zu diesem Zweck in der EP-A 792 850 beschrieben.EP-A 753 488, in turn, discloses the use of comb polymers which contain monoethylenically unsaturated carboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids of polyoxy-C 2 -C 4 -alkylene mono-C 1 -C 4 -alkyl ethers in copolymerized form and which have a specific molecular weight distribution. known as a dispersant for cement. Similar polymers are described for this purpose in EP-A 792 850.
Die EP-A 725 044 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren aus monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren und Estern monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit Polyoxyethylenmono-C1-C5-alkylethern in hydraulisch abbindenden Massen auf Basis einer Mischung aus Zement und wasserfreiem Gips.EP-A 725 044, in turn, describes the use of comb polymers of monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids with polyoxyethylene mono-C 1 -C 5 -alkyl ethers in hydraulically setting compositions based on a mixture of cement and anhydrous gypsum.
Die EP-A 799 807 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren auf Basis monoethylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren und Alkylpolyalkylenglykolmono(meth)acrylsäureestern, wobei Letztere durch einen Umesterungsprozess erhältlich sind, als Dispergatoren für Zement.The EP-A 799 807 again describes the use of comb polymers based on monoethylenically unsaturated Monocarboxylic acids and alkylpolyalkylene glycol mono (meth) acrylic esters, the latter being characterized by a transesterification process available are, as dispersants for Cement.
Die
Aus der WO 98/28353 sind Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat bekannt, das Alkylpolyalkylenethergruppen und Carboxylatgruppen, trägt. Die Kammpolymere können sowohl durch Modifizierung von Carboxylatgruppen enthaltenden Polymeren mit Polyalkylenethern als auch durch Copolymerisation geeigneter, Alkylpolyalkylenether-Gruppen enthaltender Monomere mit ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren hergestellt werden.Out WO 98/28353 discloses comb polymers having a carbon backbone, the alkylpolyalkylene ether groups and carboxylate groups. The Comb polymers can both by modification of polymers containing carboxylate groups with polyalkylene ethers as well as by copolymerization suitable, Alkylpolyalkylenether groups containing monomers with ethylenic unsaturated carboxylic acids getting produced.
Die WO 01/74736 wiederum beschreibt Kammpolymere von Poly-C2-C4-alkylenglykol(meth)acrylsäureestern mit (Meth)acrylsäure, wobei die Herstellung der Poly-C2-C4-alkylenglykol(meth)acrylsäureester durch Umsetzung von Alkylpolyalkylenglykolen mit (Meth)acrylsäureanhydriden in Gegenwart von Aminen erfolgt.WO 01/74736 in turn describes comb polymers of poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylic esters with (meth) acrylic acid, wherein the preparation of the poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylates by Reaction of Alkylpolyalkylenglykolen with (meth) acrylic anhydrides in the presence of amines takes place.
Die ältere Patentanmeldung PCT/EP009466 beschreibt Kammpolymere ähnlich denen der WO 01/74736, wobei die zur Herstellung der Polymere eingesetzten Poly-C2-C4-alkylenglykol(meth)acrylsäureester durch Umsetzung von Alkylpolyalkylenglykolen mit (Meth)acrylsäureanhydriden in Gegenwart einer im Reaktionsmedium unlöslichen Base erhältlich sind.The earlier patent application PCT / EP009466 describes comb polymers similar to those of WO 01/74736, wherein the poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylates used for the preparation of the polymers by reaction of Alkylpolyalkylenglykolen with (meth) acrylic anhydrides in the presence of a reaction medium insoluble base are available.
Die
Die EP-A 704 504 beschreibt Homo- und Copolymere von Estern ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit Polyalkylenetherolen, die an einem Ende einen Stickstoffheterocyclus tragen. Die dort beschriebenen Polymere werden als temperaturabhängige Verdicker in Ink-Jet-Tinten eingesetzt.The EP-A 704 504 describes homo- and copolymers of esters ethylenically unsaturated carboxylic acids with polyalkylene etherols having a nitrogen heterocycle at one end wear. The polymers described there are used as temperature-dependent thickeners used in ink-jet inks.
Die dispergierende Wirkung der Kammpolymere des Standes der Technik ist häufig unzureichend, so dass ihre verflüssigende Wirkung in Zubereitungen auf Basis mineralischer Bindemittel wie Gips oder Zement nicht befriedigend ist. Eigene Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben zudem gezeigt, dass die nach dem Stand der Technik hergestellten Kammpolymere häufig noch größere Menge an nicht umgesetzten Polyalkylenglykolmonomethylethern enthalten, die selber keine verflüssigende Wirkung aufweisen, so dass größere Mengen an Kammpolymer zur Erreichung der gewünschten Wirkung benötigt werden, was einerseits einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellt und andererseits im Hinblick auf eine hierdurch verstärkte Schaumbildung ebenfalls nicht erwünscht ist.The dispersing effect of the comb polymers of the prior art is common insufficient, so that their liquefying Effect in preparations based on mineral binders such as Gypsum or cement is not satisfactory. Own investigations of the Inventors of the present application have also shown that the Of the prior art comb polymers often still bigger amount contain unreacted polyalkylene glycol monomethyl ethers, they themselves are not liquefying Have effect, so that larger quantities comb polymer needed to achieve the desired effect, which on the one hand an additional one Cost factor and on the other hand with regard to this increased Foaming is also undesirable.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, Additive für Zubereitungen auf Basis mineralischer Bindemittel bereitzustellen, die eine gute verflüssigende Wirkung in derartigen Zubereitungen zeigen. Die Additive sollten sich zudem in einer Weise herstellen lassen, dass sie nur geringe oder keine Mengen an Nebenprodukten enthalten.Of the The present invention is therefore based on the object, additives for preparations based on mineral binders that provide a good liquefying Show effect in such preparations. The additives should They can also be made in a way that they are low or contain no amounts of by-products.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass diese Aufgabe durch Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat gelöst wird, die am Polymerrückgrat Polyethergruppen der im Folgenden definierten Formel A und funktionelle Gruppen B, welche bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, tragen.It was surprisingly found that this problem is solved by comb polymers with a carbon backbone, the at the polymer backbone Polyether groups of the formula A defined below and functional Groups B, which at pH> 12 in the form of anionic groups.
Dementsprechend
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Kammpolymeren
die ein Kohlenstoffrückgrat
aufweisen, das Polyethergruppen der Formel A
*
die Bindungsstelle an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymers anzeigt,
U
für eine
chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht,
X
Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet,
k 0 oder 1 ist,
n
für eine
ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer
im Bereich von 5 bis 300 liegt,
Alk für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk innerhalb der
Gruppe (Alk-O)n gleich oder verschieden
sein kann,
Y für
eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen
steht, die einen Phenylring tragen kann,
Z für einen über Stickstoff
gebundenen 5- bis 10-gliedrigen Stickstoffheterocyclus steht, der
als Ringglieder, neben dem Stickstoffatom und neben Kohlenstoffatomen,
1, 2 oder 3 zusätzliche
Heteroatome, ausgewählt
unter Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aufweisen kann, wobei
die Stickstoffringlieder eine Gruppe R' aufweisen können, und wobei 1 oder 2 Kohlenstoffringglieder
als Carbonylgruppe vorliegen können,
R
für Wasserstoff,
C1-C4-Alkyl oder
Benzyl steht, und
R' für Wasserstoff,
C1-C4-Alkyl oder
Benzyl steht;
sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH > 12 in Form anionischer
Gruppen vorliegen, trägt,
und
ihrer Salze als Additive in Zubereitungen, die ein mineralisches
Bindemittel enthalten. Die Erfindung betrifft außerdem Zubereitungen mineralischer
Bindemittel, die ein solches Kammpolymer enthalten, insbesondere gebrauchsfertige
Zubereitungen und die daraus hergestellten Gegenstände.Accordingly, the present invention relates to the use of comb polymers having a carbon backbone, the polyether groups of the formula A.
* indicates the binding site to the carbon backbone of the comb polymer,
U is a chemical bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms,
X represents oxygen or a group NR,
k is 0 or 1,
n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 5 to 300,
Alk is C 2 -C 4 -alkylene, where Alk within the group (Alk-O) n may be identical or different,
Y is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 C atoms, which may carry a phenyl ring,
Z is a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle which, as ring members, in addition to the nitrogen atom and in addition to carbon atoms, 1, 2 or 3 may have additional heteroatoms selected from oxygen, nitrogen and sulfur, wherein the nitrogen ring members a group R 'and wherein 1 or 2 carbon ring members may be present as carbonyl group,
R is hydrogen, C 1 -C 4 alkyl or benzyl, and
R 'is hydrogen, C 1 -C 4 alkyl or benzyl;
and functional groups B which are present in the form of anionic groups at pH> 12,
and their salts as additives in preparations containing a mineral binder. The invention also relates to preparations of mineral binders containing such a comb polymer, in particular ready-to-use preparations and the articles produced therefrom.
Derartige Kammpolymere sind neu, wenn der Mittelwert von n, bezogen auf das Kammpolymer, im Bereich von 10 bis 300 liegt und im Mittel 90 mol-% der Einheiten Alk-O in der Gruppe (Alk-O)n für CH2-CH2-O stehen.Such comb polymers are novel when the average of n, based on the comb polymer, is in the range of 10 to 300 and on average 90 mole% of the units Alk-O in the group (Alk-O) n for CH 2 -CH 2 -O stand.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung außerdem Kammpolymere, die ein Kohlenstoffrückgrat aufweisen, das Polyethergruppen der allgemeinen Formel A sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, trägt, wobei in Formel A die Variablen *, U, X, k, Alk, Y, Z, R und R' die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen und n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 10 bis 300 liegt und worin im Mittel wenigstens 90 mol-% der Einheiten Alk-O in der Gruppe (Alk-O)n für CH2-CH2-O stehen.Accordingly, the present invention also relates to comb polymers having a carbon backbone, the polyether groups of the general formula A and functional groups B, which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, wherein in formula A the variables *, U, X, k Alk, Y, Z, R and R 'have the abovementioned meanings and n is an integer whose mean value based on the comb polymer is in the range from 10 to 300 and in which at least 90 mol% of the units Alk -O in the group (Alk-O) n is CH 2 -CH 2 -O.
Erfindungsgemäß werden die Kammpolymere zur Additivierung von Zubereitungen verwendet, die mineralische Bindemittel enthalten. Mit den erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Kammpolymeren lässt sich in besonders wirksamer Weise eine Verflüssigung der Zubereitungen erreichen, d. h. die zur Einstellung der gewünschten Verarbeitungsviskosität benötigte Menge an Anmachwasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, kann im Vergleich zu nicht-additivierten Zubereitungen bzw. im Vergleich zu additiverten Zubereitungen mineralischer Bindemittel, in denen die Additive eine geringere verflüssigende Wirkung aufweisen, verringert werden oder, alternativ, die zur Einstellung einer bestimmten Viskosität der Zubereitung benötigte Aufwandmenge an Kammpolymer ist geringer im Vergleich zu den Kammpolymeren des Standes der Technik.According to the invention the comb polymers used to additize preparations, containing mineral binders. With the invention for use coming comb polymers leaves to achieve a liquefaction of the preparations in a particularly effective manner, d. H. the amount needed to set the desired processing viscosity on mixing water, based on the mineral binder, can in comparison to non-additive preparations or in comparison to additive preparations of mineral binders, in which the additives have a lower liquefying effect, reduced or, alternatively, to adjust a certain viscosity of the preparation required application rate of comb polymer is lower compared to the comb polymers of State of the art.
Mineralische Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind anorganische, in der Regel mineralischer Substanzen, die, wenn sie mit Wasser angemacht werden, zu einem Feststoff erhärten. Hierbei unterscheidet man unter Substanzen, die an der Luft erhärten (nicht-hydraulische Bindemittel bzw. Luftbinder), z. B. Gips, Sorelzement, Magnesia-Bindemittel und Weißkalk, sowie hydraulische Bindemittel, wie Kalk und insbesondere Zement, einschließlich latent hydraulischer Bindemittel, wie Hochofenschlacken. Der hier verwendete Begriff "Gips" umfasst sowohl Anhydrit als auch Calciumsulfat-Halbhydrat.Mineral Binders in the context of the present invention are inorganic, usually mineral substances that when mixed with water hardened to a solid. This is different under substances that harden in the air (non-hydraulic binders or air binder), z. Gypsum, corrosive cement, magnesia binder and white lime, and hydraulic binders such as lime and especially cement, including latent hydraulic binders, such as blast furnace slags. This here The term "gypsum" used includes both anhydrite as well as calcium sulfate hemihydrate.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich insbesondere zur Additivierung von Zubereitungen hydraulischer Bindemittel und ganz besonders zur Additivierung zementhaltiger Zubereitungen, aber auch zur Additivierung von Zubereitungen latenthydraulischer Bindemittel.The comb polymers according to the invention are particularly suitable for the addition of preparations hydraulic Binders and especially for the additive cementitious Preparations, but also for the addition of preparations latenthydraulischer Binder.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich weiterhin zur Additivierung von Zubereitungen nicht-hydraulischer Bindemittel, insbesondere zur Additivierung von Gips und gipshaltiger Zubereitungen, wie Modell- Stuck- oder Putzgips, Formgips, Gipsestrich.The comb polymers according to the invention are also suitable for the addition of preparations non-hydraulic Binders, in particular for the addition of gypsum and gypsum-containing Preparations such as model stucco or plaster, plaster, gypsum plaster.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich insbesondere auch zur Additivierung von Zubereitungen, die als mineralisches Bindemittel eine Mischung aus einem hydraulischem und einem nicht-hydraulischen Bindemittel, z. B. eine Mischung von Gips und Zement, enthalten.The comb polymers according to the invention are also particularly suitable for the addition of preparations, as a mineral binder a mixture of a hydraulic and a non-hydraulic binder, e.g. B. a mixture of Plaster and cement, included.
Die Kammpolymere können sowohl zur Additivierung von Zubereitungen, die im Wesentlichen aus dem mineralischen Bindemittel bestehen, eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere jedoch auch zur Additivierung von Bindebaustoffen, d. h. Zubereitungen, die als Hauptbestandteil Zuschlagsstoffe enthalten, welche durch das mineralische Bindemittel abgebunden werden, beispielsweise zur Additivierung von Beton und Mörtel.The Comb polymers can both for the additivation of preparations, which are essentially consist of the mineral binder used. she However, they are also particularly suitable for the addition of binders, d. H. Preparations containing as main ingredient additives which tied by the mineral binder, for example for the addition of concrete and mortar.
Bei den erfindungsgemäß additivierten Zubereitungen des mineralischen Bindemittels kann es sich um Lagerformen des mineralischen Bindemittels, um Lagerformen des Bindebaustoffs, oder um Gebrauchsfertige Zubereitungen handeln, d.h. um Zubereitungen, die im Unterschied zu den Lagerformen bereits die zum Abbinden des Bindemittels bzw. Baustoffs erforderliche Menge an Wasser (Anmachwasser) enthalten.at the invention additivierten Preparations of the mineral binder may be storage forms of the mineral binder, to form bearings of the binding material, or to be ready-to-use preparations, i. to preparations, which, in contrast to the forms of storage already for the binding of the Binder or building material required amount of water (mixing water) contain.
Hier und im Folgenden steht C2-C4-Alkylen für eine lineare oder verzweigte Alkandiylgruppe, die 2 bis 4 C-Atome aufweist, insbesondere für eine 1,2-Ethandiyl-Gruppe, die ein oder zwei Methylgruppen oder eine Ethylgruppe tragen kann, d. h. für 1,2-Ethandiyl, 1,2-Propandiyl, 1,2-Butandiyl, 1,1-Dimethylethan-1,2-diyl oder 1,2-Dimethylethan-1,2-diyl.Here and below, C 2 -C 4 -alkylene is a linear or branched alkanediyl group which has 2 to 4 C atoms, in particular a 1,2-ethanediyl group which can carry one or two methyl groups or one ethyl group, ie for 1,2-ethanediyl, 1,2-propanediyl, 1,2-butanediyl, 1,1-dimethylethane-1,2-diyl or 1,2-dimethylethane-1,2-diyl.
C1-C8-Alkylen steht für eine lineare oder verzweigte Alkandiylgruppe, die 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für CH2, 1,1-Ethandiyl, 1,2-Ethandiyl, 1,1-Propandiyl, 1,3-Propandiyl, 2,2-Propandiyl, 1,2-Propandiyl, 1,1-Butandiyl, 1,2-Butandiyl, 1,3-Butandiyl, 1,4-Butandiyl, 2,2-Butandiyl, 1,1-Dimethylethan-1,2-diyl oder 1,2-Dimethylethan-1,2-diyl.C 1 -C 8 -alkylene represents a linear or branched alkanediyl group having 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms, for. For example, CH 2 , 1,1-ethanediyl, 1,2-ethanediyl, 1,1-propanediyl, 1,3-propanediyl, 2,2-propanediyl, 1,2-propanediyl, 1,1-butanediyl, 1, 2-butanediyl, 1,3-butanediyl, 1,4-butanediyl, 2,2-butanediyl, 1,1-dimethylethane-1,2-diyl or 1,2-dimethylethane-1,2-diyl.
C1-C4-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, 2-Butyl, 2-Methylpropan-1-yl oder tert.-Butyl. C1-C10-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die 1 bis 10 C-Atome aufweist, z. B. für C1-C4-Alkyl, wie zuvor genannt, sowie für Pentyl, Hexyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, Heptyl, Octyl, 1-Methylheptyl, 2-Methylheptyl, 2,4,4-Trimethylpentan-2-yl, 2-Ethylhexyl, 1-Ethylhexyl, Nonyl, Isononyl, Decyl, 1-Methylnonyl, 2-Propylheptyl und dergleichen.C 1 -C 4 alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 C atoms, for. For example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, 2-butyl, 2-methylpropan-1-yl or tert-butyl. C 1 -C 10 alkyl stands for a linear or branched alkyl group having 1 to 10 C atoms, e.g. B. for C 1 -C 4 alkyl, as mentioned above, and for pentyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, heptyl, octyl, 1-methylheptyl, 2-methylheptyl, 2,4,4-trimethylpentane-2 -yl, 2-ethylhexyl, 1-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, 1-methylnonyl, 2-propylheptyl and the like.
C1-C4-Alkoxy steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die über ein Sauerstoffatom gebunden ist und die 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für Methoxy, Ethoxy, n-Propyloxy, Isopropyloxy, n-Butyloxy, 2-Butyloxy, 2-Methylpropan-1-ylxoy oder tert.-Butoxy. C1-C10-Alkoxy steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die über ein Sauerstoffatom gebunden ist und die 1 bis 10 C-Atome aufweist, z. B. für C1-C4-Alkoxy, wie zuvor genannt, sowie für Pentyloxy, Hexyloxy, 1-Methylpentyloxy, 2-Methylpentylxoy, Heptyloxy, Octyloxy, 1-Methylheptyloxy, 2-Methylheptylxoy, 2,4,4-Trimethylpentan-2-yloxy, 2-Ethylhexyloxy, 1-Ethylhexyloxy, Nonyloxy, Isononyloxy, Decyloxy, 1-Methylnonyloxy, 2-Propylheptyloxy und dergleichen.C 1 -C 4 -alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 4 carbon atoms, eg. For example, methoxy, ethoxy, n-propyloxy, isopropyloxy, n-butyloxy, 2-butyloxy, 2-methylpropan-1-ylxoy or tert-butoxy. C 1 -C 10 alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 10 C atoms, eg. B. for C 1 -C 4 alkoxy, as mentioned above, and for pentyloxy, hexyloxy, 1-methylpentyloxy, 2-Methylpentylxoy, heptyloxy, octyloxy, 1-methylheptyloxy, 2-Methylheptylxoy, 2,4,4-trimethylpentane-2 -yloxy, 2-ethylhexyloxy, 1-ethylhexyloxy, nonyloxy, isononyloxy, decyloxy, 1-methylnonyloxy, 2-propylheptyloxy and the like.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mittlere Anzahl an Wiederholungseinheiten Alk-O in den Gruppen (Alk-O)n, d. h. der Mittelwert von n in Formel A, bezogen auf das Kammpolymer, wenigstens 10, insbesondere wenigstens 20 und speziell wenigstens 50 beträgt und einen Wert von 250, insbesondere 200 und speziell 150 nicht überschreitet. Vorzugsweise liegt der Wert im Bereich von 10 bis 250, insbesondere im Bereich von 20 bis 200 und speziell im Bereich von 50 bis 150. Bei dem Mittelwert von n bzw. der mittleren Anzahl an Wiederholungseinheiten Alk-O handelt es sich um das Zahlenmittel, bezogen auf das Kammpolymer.With regard to the use according to the invention, it has proven advantageous if the average number of repeat units Alk-O in the groups (Alk-O) n , ie the mean value of n in formula A, based on the comb polymer, is at least 10, in particular is at least 20 and especially at least 50 and does not exceed a value of 250, in particular 200 and especially 150. The value is preferably in the range from 10 to 250, in particular in the range from 20 to 200 and especially in the range from 50 to 150. The mean value of n or the average number of repeat units Alk-O is the number average on the comb polymer.
In der Gruppe (Alk-O)n können die Alkylenteile der einzelnen Wiederholungseinheiten Alk-O gleich oder verschieden sein. Insbesondere bevorzugt steht Alk-O für 1,2-Ethandiyl oder Mischungen von 1,2-Ethandiyl mit 1,2-Propandiyl. Sofern die Gruppen (Alk-O)n voneinander verschiedene Einheiten Alk-O aufweisen, können diese statistisch oder blockweise angeordnet sein, wobei eine blockweise Anordnung bevorzugt ist. Insbesondere handelt es sich bei derjenigen Gruppe Alk-O, die an X gebunden ist, um eine Gruppe der Formel CH2CH2O.In the group (Alk-O) n , the alkylene moieties of the individual repeat units Alk-O may be the same or different. Alk-O particularly preferably represents 1,2-ethanediyl or mixtures of 1,2-ethanediyl with 1,2-propanediyl. If the groups (Alk-O) have n different units Alk-O, they may be arranged randomly or in blocks, wherein a block-wise arrangement is preferred. In particular, that group Alk-O attached to X is a group of the formula CH 2 CH 2 O.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens 50 mol-%, insbesondere wenigstens 80 mol-%, besonders bevorzugt 90 mol-% und insbesondere alle Gruppen Alk-O für CH2-CH2-O stehen. Bei diesen %-Angaben handelt es sich um das Zahlenmittel, bezogen auf die Gesamtmenge an Kammpolymer.Furthermore, it has proved to be advantageous if at least 50 mol%, in particular at least 80 mol%, particularly preferably 90 mol% and in particular all groups Alk-O are CH 2 -CH 2 -O. These% data are the number average, based on the total amount of comb polymer.
Sofern die Gruppe (Alk-O)n verschiedene Wiederholungseinheiten Alk-O aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel wenigstens 50 mol-%, z. B. 50 bis 99 mol-%, insbesondere wenigstens 80 mol-%, z. B. 80 bis 99 mol-%, und speziell wenigstens 90 mol-%, z. B. 90 bis 98 mol-% der Gruppen Alk-O für CH2-CH2-O stehen. Hierunter sind solche Mischungen bevorzugt, in denen die verbleibenden Wiederholungseinheiten Alk-O für CH(CH3)-CH2-O stehen.If the group (Alk-O) n has different repeat units Alk-O, it has proved to be advantageous if on average at least 50 mol%, z. B. 50 to 99 mol%, in particular at least 80 mol%, z. B. 80 to 99 mol%, and especially at least 90 mol%, z. B. 90 to 98 mol% of the groups Alk-O are CH 2 -CH 2 -O. Of these, preference is given to those mixtures in which the remaining repeat units Alk-O are CH (CH 3 ) -CH 2 -O.
Die Gruppe Z in Formel A steht vorzugsweise für einen 5- oder 6-gliedrigen Stickstoffheterocyclus, welcher neben dem an Y gebundenen Stickstoffatom und den Kohlenstoffringgliedern ein unter O, S, N, einer Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied aufweist. In der Gruppe NR hat R die zuvor genannten Bedeutungen und steht insbesondere für Wasserstoff oder Methyl. Hierunter sind solche Heterocyclen bevorzugt, die ein unter O, N oder eine Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied aufweisen. Beispiele für bevorzugte Reste Z sind Pyrrolidon-1-yl, Morpholin-4-yl, Piperazin-1-yl, Piperidon-1-yl, Morpholin-2-on-4-yl, Morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-Methylpiperazin-1-yl, Imidazolin-2-on-1-yl, 3-Methylimidazolin-2-on-1-yl und Imidazol-1-yl. Hierunter sind insbesondere Morpholin-1-yl und Pyrrolidon-1-yl bevorzugt.The Group Z in formula A is preferably a 5- or 6-membered Nitrogen heterocycle, which in addition to the nitrogen atom bound to Y. and the carbon ring members among O, S, N, of a group NR selected Ring member and / or a carbonyl group as a ring member. In the group NR has the meanings given above and stands in particular for hydrogen or methyl. Of these, preference is given to those heterocycles which have a ring member selected from O, N or a group NR and / or a carbonyl group have as a ring member. Examples of preferred radicals Z are pyrrolidon-1-yl, Morpholin-4-yl, piperazin-1-yl, piperidone-1-yl, morpholin-2-one-4-yl, Morpholin-3-one-4-yl, piperazin-1-yl, 4-methylpiperazin-1-yl, imidazolin-2-one-1-yl, 3-methylimidazolin-2-one-1-yl and imidazol-1-yl. These include in particular morpholin-1-yl and pyrrolidone-1-yl are preferred.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Y in Formel A für C2-C4-Alkylen und insbesondere für 1,2-Ethandiyl oder 1,3-Propandiyl steht.Furthermore, it has proved to be advantageous if Y in formula A is C 2 -C 4 -alkylene and in particular 1,2-ethanediyl or 1,3-propanediyl.
U steht vorzugsweise für eine chemische Bindung, CH2 oder CH(CH3). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steht U für eine chemische Bindung.U is preferably a chemical bond, CH 2 or CH (CH 3 ). In a particularly preferred embodiment, U is a chemical bond.
Insbesondere steht k für 1.Especially k stands for 1.
In Formel A steht X vorzugsweise für O oder NH und insbesondere für O.In Formula A is preferably X for O or NH and in particular for O.
Insbesondere weisen in Formel A die Variablen U, k, X, Y und Z sowie die Variable n gemeinsam die als bevorzugt genannten Bedeutungen auf.Especially In formula A, the variables U, k, X, Y and Z and the variable n together have the meanings mentioned as preferred.
Die in den erfindungsgemäß verwendeten Kammpolymeren vorhandenen Gruppen B liegen typischerweise bei pH-Werten oberhalb 12 in Form anionischer Gruppen, d. h. in deprotonierter Form vor. Beispiele für solche Gruppen sind Carboxylat (COOH bzw. COO-), Sulfonat (SO3H bzw. SO3 -), Phosphonat (PO3H2 bzw. PO3H- oder PO3 2-). Vorzugsweise sind wenigstens 50 mol-%, insbesondere wenigstens 80 mol-% der Gruppen B Carboxylatgruppen.The groups B present in the comb polymers used according to the invention are typically present at pH values above 12 in the form of anionic groups, ie in deprotonated form. Examples of such groups are carboxylate (COOH or COO - ), sulfonate (SO 3 H or SO 3 - ), phosphonate (PO 3 H 2 or PO 3 H - or PO 3 2- ). Preferably at least 50 mol%, in particular at least 80 mol% of the groups B are carboxylate groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Gruppe B im wesentlichen (d.h. zu wenigstens 95 mol-%, speziell wenigstens 99 mol-%) oder ausschließlich um Carboxylatgruppen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen die Kammpolymere wenigstens zwei verschiedene funktionelle Gruppen B auf, wobei in dieser Ausführungsform vorzugsweise 50 bis 99 mol-%, insbesondere 80 bis 99 mol-% der funktionellen Gruppen B Carboxylatgruppen und die übrigen 1 bis 50 mol-%, insbesondere 1 bis 20 mol-%, Sulfonatgruppen sind.In a preferred embodiment of the invention, group B is essentially (i.e. at least 95 mol%, especially at least 99 mol%) or exclusively around Carboxylate groups. In another embodiment of the invention the comb polymers at least two different functional groups B on, in this embodiment preferably 50 to 99 mol%, in particular 80 to 99 mol% of the functional Groups B carboxylate groups and the remaining 1 to 50 mol%, in particular 1 to 20 mol%, are sulfonate groups.
Die
funktionellen Gruppen B können
direkt oder über
einen Spacer an das Kohlenstoffrückgrat
der Polymerkette gebunden sein. Typische Spacer sind C1-C4-Alkandiyl, Phenylen sowie Gruppen der Formel
Weiterhin
kann das Kammpolymer neben den vorgenannten Gruppen der Formel A
und den funktionellen Gruppen B auch Gruppen der Formel C
U' die für U genannten
Bedeutungen aufweist, p für
0 oder 1 steht, X'' die für X angegebenen
Bedeutungen aufweist, Alk'' die zuvor für Alk angegebenen
Bedeutungen aufweist, q für
eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer
im Bereich von 2 bis 300, insbesondere im Bereich von 10 bis 250,
besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 200 und speziell im Bereich
von 50 bis 150 liegt (Zahlenmittel) und Ra ausgewählt ist
unter Wasserstoff, C1-C10-Alkyl,
C1-C10-Alkylcarbonyl,
Benzyl oder Benzoyl. In Formel C steht p insbesondere für 1. U' steht insbesondere
für eine
chemische Bindung. X'' steht insbesondere
für Sauerstoff. Ra steht insbesondere für C1-C4-Alkyl und speziell für Methyl. Bezüglich der
bevorzugten Bedeutungen von Alk'' gilt das zuvor für Alk Gesagte
analog.Furthermore, in addition to the abovementioned groups of the formula A and the functional groups B, the comb polymer can also be groups of the formula C
U 'has the meanings given for U, p is 0 or 1, X''has the meanings given for X, Alk''has the meanings given above for alk, q is an integer whose mean value, based on the Comb polymer in the range of 2 to 300, in particular in the range of 10 to 250, more preferably in the range of 20 to 200 and especially in the range of 50 to 150 (number average) and R a is selected from hydrogen, C 1 -C 10 - Alkyl, C 1 -C 10 alkylcarbonyl, benzyl or benzoyl. In formula C, p is in particular 1. U 'is in particular a chemical bond. X "is in particular oxygen. R a is in particular C 1 -C 4 -alkyl and especially methyl. With regard to the preferred meanings of Alk '', what has been said above for Alk applies analogously.
Grundsätzlich können die Polyethergruppen A aber auch die Polyethergruppen C innerhalb des Kammpolymers bezüglich der Anzahl der Wiederholungseinheiten n bzw. q in den Gruppen (Alk-O)n bzw. (Alk''-O)q gleich oder verschieden sein, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Gruppen A und C bzw. die Gruppen (Alk-O)n bzw. (Alk''-O)q eine Molekulargewichtsverteilung aufweisen und dementsprechend n und q Mittelwerte (Zahlenmittel) dieser Molekulargewichtsverteilungen repräsentieren. Der Begriff "gleich" bedeutet daher, dass die Molekulargewichtsverteilung der Gruppen A bzw. C jeweils ein Maximum aufweisen. Der Begriff "verschieden" bedeutet dementsprechend, dass die Molekulargewichtsverteilung der Gruppen A bzw. C mehreren überlagerten Verteilungen entspricht und dementsprechend mehrere Maxima aufweisen. Kammpolymere, worin die Molekulargewichtsverteilungen der Gruppen A oder, wenn vorhanden, die Molekulargewichtsverteilungen der Gruppen A von denen der Gruppen C verschieden sind, sind bevorzugt. Insbesondere sind solche Kammpolymere bevorzugt, wo die jeweils einem Maximum zuzuordnenden Zahlenmittel des Molekulargewichts um wenigstens 130 Dalton und insbesondere wenigstens 440 Dalton voneinander abweichen. Dementsprechend sind Kammpolymere bevorzugt, die wenigstens zwei, z. B. 2, 3, 4, 5 oder 6 Typen unterschiedlicher Gruppen A aufweisen (im Folgenden Gruppen A1 und A2 bzw. A1, A2 ... Ai; i eine ganze Zahl, z. B. 3, 4, 5 oder 6), worin die jeweiligen Mittelwerte n(A1) und n(A2) bzw. n(Ai) um einen Wert von wenigstens 3 und insbesondere um wenigstens 10 unterscheiden. Dementsprechend sind auch Kammpolymer mit Gruppen der Formel A und der Formel C bevorzugt, worin die Mittelwerte von n und q sich um einen Wert von wenigstens 3 und insbesondere um wenigstens 10 unterscheiden.In principle, the polyether groups A but also the polyether groups C within the comb polymer with respect to the number of repeating units n or q in the groups (Alk-O) n or (Alk '' - O) q may be the same or different, taking into account in that the groups A and C or the groups (Alk-O) n or (Alk '' - O) q have a molecular weight distribution and accordingly represent n and q average values (number average) of these molecular weight distributions. The term "equal" therefore means that the molecular weight distribution of the groups A and C each have a maximum. Accordingly, the term "different" means that the molecular weight distribution of the groups A and C corresponds to several superimposed distributions and accordingly have several maxima. Comb polymers in which the molecular weight distributions of the groups A or, when present, the molecular weight distributions of the groups A are different from those of the groups C are preferred. In particular, those comb polymers are preferred where the respective maximum number average molecular weight deviates from one another by at least 130 daltons and in particular at least 440 daltons. Accordingly, comb polymers are preferred which contain at least two, e.g. B. 2, 3, 4, 5 or 6 types of different groups A have (hereinafter groups A1 and A2 or A1, A2 ... Ai; i an integer, eg 3, 4, 5 or 6) in which the respective average values n (A1) and n (A2) or n (Ai) differ by a value of at least 3 and in particular by at least 10. Accordingly, comb polymers having groups of the formula A and of the formula C are preferred in which the mean values of n and q differ by a value of at least 3 and in particular by at least 10.
In den erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Kammpolymeren liegen die Polyethergruppen der Formel A und die funktionellen Gruppen B typischerweise in einem Molverhältnis A:B im Bereich von 2:1 bis 1:20, häufig im Bereich von 1,5:1 bis 1:15, insbesondere im Bereich von 1:1 bis 1:10 und speziell im Bereich von 1:1,1 bis 1:8 vor (gemittelt über die Gesamtmenge an Kammpolymeren). Sofern das Kammpolymer Polyethergruppen der Formel C aufweist, liegt das Molverhältnis von Polyethergruppen der Formel A und C zu den funktionellen Gruppen B, d. h. das Molverhältnis (A+C):B typischerweise im Bereich von 2:1 bis 1:20, häufig im Bereich von 1,5:1 bis 1:15, insbesondere im Bereich von 1:1 bis 1:10 und speziell im Bereich von 1:1,1 bis 1:1 (gemittelt über die Gesamtmenge an Kammpolymeren)In the comb polymers used according to the invention, the polyether groups of the formula A and the functional groups B are typically in a molar ratio A: B in the range from 2: 1 to 1:20, frequently in the range from 1.5: 1 to 1:15, especially in the range of 1: 1 to 1:10 and especially in the field from 1: 1.1 to 1: 8 before (averaged over the total amount of comb polymers). If the comb polymer has polyether groups of the formula C, the molar ratio of polyether groups of the formula A and C to the functional groups B, ie the molar ratio (A + C): B is typically in the range from 2: 1 to 1:20, often in the range from 1.5: 1 to 1:15, in particular in the range from 1: 1 to 1:10 and especially in the range from 1: 1.1 to 1: 1 (averaged over the total amount of comb polymers)
Neben den vorgenannten Gruppen der Formel A, den funktionellen Gruppen B und den gegebenenfalls vorhandenen Gruppen C kann das Kammpolymer in untergeordnetem Maße auch funktionelle Gruppen C' am Kohlenstoffrückgrat tragen. Hierzu zählen insbesondere C1-C8-Alkoxycarbonylgruppen, in denen der Alkoxyrest ein oder mehrere Hydroxygruppen tragen kann, Nitrilgruppen und Gruppen der Formel Z wie vorstehend definiert.In addition to the abovementioned groups of the formula A, the functional groups B and the optionally present groups C, the comb polymer may to a lesser extent also carry functional groups C 'on the carbon backbone. These include in particular C 1 -C 8 -alkoxycarbonyl groups in which the alkoxy radical may carry one or more hydroxyl groups, nitrile groups and groups of the formula Z as defined above.
Der Anteil der funktionellen Gruppen C' wird, bezogen auf die Gesamtmenge der funktionellen Gruppen A, B, gegebenenfalls C und C' vorzugsweise 30 mol-%, insbesondere 20 mol-% nicht überschreiten und liegt, sofern vorhanden, typischerweise im Bereich von 1 bis 30 mol-% und insbesondere im Bereich von 2 bis 20 mol-%. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kammpolymer keine oder weniger als 2 mol-%, insbesondere weniger als 1 mol-% funktionelle Gruppen C' auf.Of the Proportion of functional groups C 'is based on the total amount of functional groups A, B, optionally C and C 'preferably 30 mol%, in particular 20 mol% does not exceed and is, if present, typically in the range of 1 to 30 mol% and in particular in the range of 2 to 20 mol%. In a preferred embodiment the comb polymer has no or less than 2 mol%, in particular less than 1 mol% of functional groups C '.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kammpolymer 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der funktionellen Gruppen A, B, C und gegebenenfalls C' Gruppen der Formel C auf. In dieser Ausführungsform liegt das Molverhältnis der Seitenketten A zu den Gruppen C, d. h. das Molverhältnis A:C vorzugsweise im Bereich von 1:10 bis 20:1, insbesondere im Bereich von 1:2 bis 10:1. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kammpolymer keine oder weniger als 5 mol-%, insbesondere weniger als 1 mol-%, Gruppen der Formel C' auf, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Gruppen A, B, C und C'.In a preferred embodiment the comb polymer has 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total amount of the functional groups A, B, C and optionally C 'groups of the formula C on. In this embodiment is the molar ratio side chains A to groups C, d. H. the molar ratio A: C preferably in the range from 1:10 to 20: 1, in particular in the range from 1: 2 to 10: 1. In another preferred embodiment of the invention, the comb polymer has no or less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%, Groups of formula C ', in each case based on the total amount of the groups A, B, C and C '.
Außerdem kann das Kammpolymer am Kohlenstoffrückgrat auch Kohlenwasserstoffreste aufweise, z. B. C1-C4-Alkylgruppen oder Phenylgruppen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kohlenstoffrückgrat C1-C4-Alkylgruppen, insbesondere Methylgruppen an wenigstens jedem 4. C-Atom der Polymerkette auf.In addition, the comb polymer may also have hydrocarbon radicals on the carbon backbone, e.g. B. C 1 -C 4 alkyl groups or phenyl groups. In a preferred embodiment of the invention, the carbon backbone has C 1 -C 4 -alkyl groups, in particular methyl groups, on at least every 4 C atom of the polymer chain.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel (Zahlenmittel) wenigstens jedes 4. C-Atom des Polymerrückgrats und insbesondere wenigstens jedes 3. C-Atom eine Gruppe der Formeln A oder gegebenenfalls C oder eine funktionelle Gruppe B trägt. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel (Zahlenmittel) zwischen zwei durch A, B oder gegebenenfalls C substituierten Kohlenstoffatomen des Polymerrückgrats wenigstens ein Kohlenstoffatom angeordnet ist, das nicht durch eine Gruppe A, B oder gegebenenfalls C substituiert ist.Farther it has proved to be advantageous if on average (number average) at least every 4th carbon atom of the polymer backbone, and especially at least every 3rd carbon atom is a group of the formula A or, where appropriate, C or a functional group B carries. Furthermore, it has as proved advantageous when on average (number average) between two by A, B or optionally C-substituted carbon atoms of the polymer backbone at least one carbon atom is arranged, not by a Group A, B or optionally C is substituted.
Das zahlenmittlere Molekulargewichte (MN) der Kammpolymere liegt in der Regel im Bereich von 1000 bis 200000. Im Hinblick auf die Verwendung der Kammpolymere sind solche mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 5000 bis 100000 bevorzugt. Das zahlenmittlere Molekulargewicht MN kann in üblicher Weise durch Gelpermeationschromatographie, wie in den Beispielen erläutert, bestimmt werden. Die K-Werte der erfindungsgemäß erhältlichen Copolymerisate, bestimmt nach der unten angegebenen Methode, liegen in der Regel im Bereich von 10 bis 100, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 80 und insbesondere im Bereich von 20 bis 60.The number-average molecular weights (M N ) of the comb polymers are generally in the range from 1000 to 200,000. With regard to the use of the comb polymers, those with a number-average molecular weight of 5,000 to 100,000 are preferred. The number average molecular weight M N can be determined in a conventional manner by gel permeation chromatography, as illustrated in the examples. The K values of the copolymers obtainable according to the invention, determined by the method indicated below, are generally in the range from 10 to 100, preferably in the range from 15 to 80 and in particular in the range from 20 to 60.
Die Kammpolymere können in Form der freien Säure oder in Form ihrer Salze eingesetzt werden, wobei in der Salzform die Gruppen B teilweise oder vollständig neutralisiert vorliegen können. Sofern die Kammpolymere in Form der Salze eingesetzt werden, weisen Sie aus Gründen der Elektroneutralität Kationen als Gegenionen auf. Geeignete Kationen sind Alkalimetallkationen wie Na+ und K+, Erdalkalimetallkationen wie Mg++ und Ca++, und Ammoniumionen, wie NH4 +, [NRbRcRdRe]+, worin Rb für C1-C4-Alkyl oder Hydroxy-C2-C4-alkyl steht und die Reste Rc, Rd und Re unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Wasserstoff, C1-C4-Alkyl und Hydroxy-C2-C4-alkyl. Bevorzugte Gegenionen sind die Alkalimetallkationen, insbesondere Na+ und K+.The comb polymers can be used in the form of the free acid or in the form of their salts, it being possible for the groups B to be partially or completely neutralized in the salt form. If the comb polymers are used in the form of the salts, they have cations as counterions for reasons of electroneutrality. Suitable cations are alkali metal cations such as Na + and K + , alkaline earth metal cations such as Mg ++ and Ca ++ , and ammonium ions such as NH 4 + , [NR b R c R d R e ] + , where R b is C 1 -C 4 Alkyl or hydroxy-C 2 -C 4 alkyl and the radicals R c , R d and R e are independently selected from hydrogen, C 1 -C 4 alkyl and hydroxy-C 2 -C 4 alkyl. Preferred counterions are the alkali metal cations, especially Na + and K + .
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere kann in Analogie zu bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Kammpolymere erfolgen, z. B. in Analogie zu den Verfahren, wie sie im Eingangs zitierten Stand der Technik beschrieben werden sowie in Analogie zu den in WO 01/40337, WO 01/40338, WO 01/72853 oder WO 02/50160 beschriebenen Verfahren, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.The Preparation of the comb polymers of the invention can in analogy to known processes for the preparation of such Comb polymers take place, for. B. in analogy to the methods as they in the cited prior art are described as well in analogy to those in WO 01/40337, WO 01/40338, WO 01/72853 or WO 02/50160 described in the disclosure of which hereby Reference is made.
Geeignete Herstellungsverfahren sind insbesondere:
- i) Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassend a) neutrale monoethylenisch ungesättigte Monomere M1, die eine oder zwei Gruppen der Formel A aufweisen, und b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen,
- ii) Homo- oder Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassend a) monoethylenisch ungesättigte Monomere M3, die eine Gruppe der Formel A und eine funktionelle Gruppe B aufweisen, und gegebenenfalls b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen, sowie
- iii) polymeranaloge Umsetzung von Homo- oder Copolymeren mit einem Kohlenstoffrückgrat, die freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carboxylgruppen aufweisen, mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z oder Aminen der Formel HNR-(Alk-O)n-Y-Z worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen.
- i) copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M, comprising a) neutral monoethylenically unsaturated monomers M1 which have one or two groups of the formula A, and b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B,
- ii) Homo- or copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M comprising a) monoethylenically unsaturated monomers M3 which have a group of the formula A and a functional group B, and optionally b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B, such as
- iii) polymer-analogous reaction of homopolymers or copolymers having a carbon backbone which have free carboxyl groups or ester-forming derivatives of carboxyl groups, with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ or amines of the formula HNR- (Alk-O) n - YZ in which n, Alk, R, Y and Z have the abovementioned meanings.
Die drei Herstellungsverfahren i), ii) und iii) führen alle zu erfindungsgemäßen Kammpolymeren, wobei die Struktur der dabei erhältlichen Kammpolymere naturgemäß von der jeweils gewählten Herstellungsmethode und der Menge und Art der eingesetzten Ausgangsprodukten in an sich bekannter Weise abhängt. So hängt beispielsweise bei den nach den Herstellungsmethoden i) und ii) erhältlichen Kammpolymeren die Art und Menge der Seitenketten A bzw. der funktionellen Gruppen B von der Art und der relativen Menge der eingesetzten Monomere M1 und M2 bzw. M1 und ggf. M3 in an sich bekannter Weise ab. Das Molekulargewicht der Kammpolymere wiederum lässt sich bei den Herstellungsmethoden i) und ii) durch die bei der Polymerisation gewählten Reaktionsbedingungen, z. B. durch den eingesetzten Initiator, gegebenenfalls eingesetzte Regler, die Temperatur, das Reaktionsmedium, Konzentration der Monomere etc. in an sich bekannter Weise steuern. Bei den nach der Herstellungsmethode iii) erhältlichen Kammpolymeren wird die Struktur und das Molekulargewicht naturgemäß durch das eingesetzte Homo- bzw. Copolymere sowie durch die zur Modifizierung eingesetzten Alkohole HO-(Alk-O)n-Y-Z oder Amine der Formel HNR-(Alk-O)n-Y-Z weitgehend bestimmt.The three production processes i), ii) and iii) all lead to comb polymers according to the invention, the structure of the comb polymers obtainable thereby naturally being dependent on the particular production method chosen and the amount and type of starting materials used in a manner known per se. Thus, for example, in the case of the comb polymers obtainable by preparation methods i) and ii), the type and amount of side chains A or functional groups B depends on the type and relative amount of monomers M1 and M2 or M1 used and, if appropriate, M3 in in a known manner. The molecular weight of the comb polymers in turn can be in the production methods i) and ii) by the reaction conditions selected in the polymerization, for. B. by the initiator used, optionally used regulators, the temperature, the reaction medium, concentration of monomers, etc. in a conventional manner. In the case of the comb polymers obtainable by the preparation method iii), the structure and the molecular weight are naturally determined by the homo- or copolymers used and by the alcohols used for the modification HO- (alk-O) n -YZ or amines of the formula HNR- (alkoxy) O) n -YZ largely determined.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind die nach der Methode i) erhältlichen Kammpolymere, die somit einen besonders bevorzugten Gegenstand der Erfindung bilden.According to the invention preferred are available by the method i) Comb polymers, thus a particularly preferred subject of the Form invention.
Im Herstellungsverfahren i) bestimmen Art und Menge der Monomere M die Art und Anzahl der Seitenketten der Formel A.in the Production process i) determine the type and amount of monomers M the type and number of side chains of formula A.
Bevorzugte Monomere M1 sind solchen, worin k in Formel A für 1 steht. Bevorzugte Monomere M1 sind daher ausgewählt unter den Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren und Diestern monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, und den Amiden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel NHR-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen.Preferred monomers M1 are those in which k in formula A is 1. Preferred monomers M1 are therefore selected from the esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, where n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings, and the amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (Alk-O) n -YZ, where n, Alk, R, Y and Z have the abovementioned meanings ,
Bevorzugte Ester monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren sind die Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Preferred esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids are the esters of acrylic acid and of methacrylic acid.
Beispiele für Diester monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren sind die Ester der Fumarsäure, der Itaconsäure und der Maleinsäure.Examples of diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids are the esters of fumaric acid, itaconic acid and maleic acid.
Bevorzugte Amide monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren sind die Amide der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Preferred amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids are the amides of acrylic acid and of methacrylic acid.
Als Monomere M1 kommen weiterhin Vinyl-, Allyl und Methallylether von Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, in Betracht.Further suitable monomers M1 are vinyl, allyl and methallyl ethers of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings.
Vorzugsweise umfassen die Monomere M1 zu wenigstens 80 mol-%, insbesondere zu wenigstens 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M1, Ester monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren, insbesondere Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure. Insbesondere sind die Monomere M1 ausgewählt unter den vorgenannten Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren, und speziell unter den Estern der Acrylsäure und der Methacrylsäure ausgewählt.Preferably, the monomers M1 comprise at least 80 mol%, in particular at least 90 mol%, based on the total amount of the monomers M1, esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, in particular esters of acrylic acid and methacrylic acid. In particular, the monomers M1 are selected from the aforementioned esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, and especially selected from the esters of acrylic acid and methacrylic acid.
Zu
den Monomere M2 zählen:
M2a
monoethylenisch ungesättigte
Mono- und Dicarbonsäuren
mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und
Itaconsäure.
M2b
monoethylenisch ungesättigte
Sulfonsäuren
mit vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen und deren Salze, insbesondere
deren Alkalimetallsalze wie Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-Acryloxyethansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, sowie
M2b
monoethylenisch ungesättigte
Phosphonsäuren
mit vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen wie Vinylphosphonsäure, Allylphosphonsäure, 2-Acryloxyethanphosphonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropanphosphonsäure,
M2d
Halbester monoethylenisch ungesättigter
Dicarbonsäuren
mit 4 bis 8 C-Atomen, insbesondere Halbester der Maleinsäure, Fumarsäure und
Itaconsäure
mit C1-C10-Alkanolen,
insbesondere mit C1-C4-Alkanolen,
z. B. die Monomethyl-, Monoethyl- oder Monobutylester dieser Säuren sowie
die Monoester dieser Säuren
mit Alkoholen der Formel HO(Alk''-O)q-Ra, worin q, Alk'' und
Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen,
und
die Salze dieser Monomere, insbesondere deren Alkalimetallsalze.The monomers M2 include:
M2a monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 carbon atoms, such as acrylic acid, Methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
M2b monoethylenically unsaturated sulfonic acids having preferably 2 to 10 carbon atoms and salts thereof, in particular their alkali metal salts such as vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acryloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and
M2b monoethylenically unsaturated phosphonic acids having preferably 2 to 10 C atoms, such as vinylphosphonic acid, allylphosphonic acid, 2-acryloxyethanephosphonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanephosphonic acid,
M2d monoesters of monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4 to 8 C atoms, in particular half esters of maleic acid, fumaric acid and itaconic acid with C 1 -C 10 -alkanols, in particular with C 1 -C 4 -alkanols, eg. B. the monomethyl, monoethyl or monobutyl esters of these acids and the monoesters of these acids with alcohols of the formula HO (Alk '' - O) q -R a , wherein q, Alk '' and R a have the meanings given above,
and the salts of these monomers, especially their alkali metal salts.
Bevorzugte Monomere M2 umfassen zu wenigstens 50 mol-%, insbesondere wenigstens 70 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, und hierunter besonders bevorzugt Acrylsäure und Methacrylsäure. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Monomere M2 ausgewählt unter monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, insbesondere unter Acrylsäure und Methacrylsäure. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Monomere M2 50 bis 99 mol-%, insbesondere 70 bis 95 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, und hierunter besonders bevorzugt Acrylsäure und Methacrylsäure, sowie 1 bis 50 mol-%, insbesondere 5 bis 35 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren mit vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen.preferred Monomers M2 comprise at least 50 mol%, especially at least 70 mol%, based on the total amount of monomers M2, monoethylenic unsaturated Mono- and dicarboxylic acids with 3 or 4 to 8 carbon atoms, and among these, particularly preferably acrylic acid and Methacrylic acid. In a preferred embodiment the monomers M2 are selected under monoethylenically unsaturated Mono- and dicarboxylic acids with 3 or 4 to 8 C atoms, in particular with acrylic acid and Methacrylic acid. In another embodiment of the invention, the monomers M2 comprise 50 to 99 mol%, in particular 70 to 95 mol%, based on the total amount of monomers M2, of monoethylenic unsaturated Mono- and dicarboxylic acids with 3 or 4 to 8 carbon atoms, and among these, particularly preferably acrylic acid and Methacrylic acid, as well 1 to 50 mol%, in particular 5 to 35 mol%, based on the total amount of the monomers M2, monoethylenically unsaturated sulfonic acids with preferably 2 to 10 carbon atoms.
Zu den Monomeren M3 zählen insbesondere Halbester monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, speziell die Halbester der Maleinsäure, der Fumarsäure und der Itaconsäure.Monomers M3 include, in particular, monoesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings, especially the half esters of maleic acid , fumaric acid and itaconic acid.
Daneben können die Monomere M weitere Monomere M4 und M5 umfassen.Besides can the monomers M comprise further monomers M4 and M5.
Monomere M4 sind monoethylenisch ungesättigte Monomere, die eine oder zwei Gruppen der Formel C und gegebenenfalls eine funktionelle Gruppe B aufweisen. Hierzu zählen Vinyl-, Allyl und Methallylether von Alkoholen der Formel HO(Alk''-O)q-Ra, worin q, Alk'' und Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, weiterhin die Ester dieser Alkohole von monoethylenisch ungesättigten Mono-C3-C8-carbonsäuren sowie die Halb- und Diester dieser Alkohole mit monoethylenisch ungesättigten Di-C4-C8-carbonsäuren. Bevorzugte Monomere M4 sind Ester monoethylenisch ungesättigter Mono-C3-C8-carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure, mit Alkoholen der Formel HO(Alk''-O)q-Ra, worin q, Alk'' und Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, sowie Diester monoethylenisch ungesättig ter Di-C4-C8-carbonsäuren, insbesondere der Maleinsäure, der Fumarsäure, der Citraconsäure und der Itaconsäure, mit Alkoholen der Formel HO(Alk''-O)q-Ra. Besonders bevorzugte Monomere M4 sind die Ester monoethylenisch ungesättigter Mono-C3-C8-carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Monomeric M4 are monoethylenically unsaturated monomers which have one or two groups of the formula C and, if appropriate, a functional group B. These include vinyl, allyl and methallyl ethers of alcohols of the formula HO (Alk "- O) q -R a , in which q, Alk" and R a have the meanings given above, furthermore the esters of these alcohols of monoethylenically unsaturated mono- C 3 -C 8 -carboxylic acids and the diesters and half of these alcohols with monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids. Preferred monomers M4 are esters of monoethylenically unsaturated mono-C 3 -C 8 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "- O) q -R a , in which q, Alk" and R a have the abovementioned meanings, and diesters of monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids, in particular maleic acid, fumaric acid, citraconic acid and itaconic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , Particularly preferred monomers M4 are the esters of monoethylenically unsaturated mono-C 3 -C 8 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and methacrylic acid.
Vorzugsweise machen die Monomere M4 nicht mehr als 80 mol-%, insbesondere nicht mehr als 60 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M, aus. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil der Monomere M4 5 bis 80 mol-% insbesondere 10 bis 60 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M in den Herstellungsverfahren i) bzw. ii). In einer anderen Ausführungsform der Erfindung beträgt ihr Anteil an den Monomeren M weniger als 5 mol-% insbesondere weniger als 1 mol-%. Bezüglich des Molverhältnisses von Monomeren M1 zu M4 bzw. von Monomeren M3 zu M4 gilt das zuvor für das Molverhältnis der funktionellen Gruppen A:C Gesagte in analoger Weise.Preferably do not make the monomers M4 more than 80 mol%, especially not more than 60 mol%, based on the total amount of the monomers M, from. In a preferred embodiment of the invention the proportion of the monomers M4 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, based on the total amount of monomers M in the preparation process i) or ii). In another embodiment of the invention, their share on the monomers M less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%. In terms of the molar ratio from monomers M1 to M4 or from monomers M3 to M4, the above applies for the molar ratio of the functional groups A: C in a similar way.
Zu
den Monomeren M5 zählen
die Monomere M5a, M5b, MSc, M5d und M5e:
M5a C1-C20-Alkylester und C5-C10-Cycloalkylester monoethylenisch ungesättigter
Mono-C3-C8-carbonsäuren, insbesondere
der Acrylsäure
und der Methacrylsäure,
mit C1-C10-Alkanolen
oder C3-C10-Cycloalkanolen
wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, iso-Propylacrylat,
n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat tert.-Butylacrylat, n-Hexylacrylat,
2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat und die entsprechenden Methacrylsäureester,
und entsprechende Di-C1-C10-Alkylester
und Di-C5-C10-Cycloalkylester
monoethylenisch ungesättigter
Di-C4-C8-carbonsäuren;
M5b
Hydroxy-C2-C10-alkylester
monoethylenisch ungesättigter
Mono- und Di-C3-C8-carbonsäuren, insbesondere
der Acrylsäure
und der Methacrylsäure
wie 2-Hydroxy-ethylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat,
2-Hydroxyethylmeth-acrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat und 4-Hydroxybutylmethacrylat,
M5c
monoethylenisch ungesättigte
Nitrile wie Acrylnitril,
M5d vinylaromatische Monomere wie
Styrol und Vinyltoluole,
M5e Olefine mit vorzugsweise 2 bis
12 C-Atomen wie Ethylen, Propen, 1-Buten, Isobuten, 1-Hexen, Diisobuten,
1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen etc.The monomers M5 include the monomers M5a, M5b, MSc, M5d and M5e:
M5a C 1 -C 20 -alkyl esters and C 5 -C 10 -cycloalkyl esters of monoethylenically unsaturated mono-C 3 -C 8 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with C 1 -C 10 -alkanols or C 3 -C 10 - Cycloalkanols such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate and the corresponding methacrylic acid esters, and corresponding di-C 1 -C 10 - Alkyl esters and di-C 5 -C 10 -cycloalkyl esters of monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids;
M5b hydroxy-C 2 -C 10 -alkyl esters of monoethylenically unsaturated mono- and di-C 3 -C 8 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, such as 2-hydroxyethyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethylmethane acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate and 4-hydroxybutyl methacrylate,
M5c monoethylenically unsaturated nitriles such as acrylonitrile,
M5d vinylaromatic monomers such as styrene and vinyltoluenes,
M5e olefins having preferably 2 to 12 C atoms, such as ethylene, propene, 1-butene, isobutene, 1-hexene, diisobutene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, etc.
Bevorzugte Monomere M5 sind die Monomere M5b.preferred Monomers M5 are the monomers M5b.
Vorzugsweise machen die Monomere M5 nicht mehr als 30 mol-%, insbesondere nicht mehr als 20 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M, aus. Sofern erwünscht, beträgt ihr Anteil in der Regel 1 bis 30 mol-% insbesondere 5 bis 20 mol-% der Monomere M im Herstellungsverfahren i) bzw. ii). Insbesondere ist ihr Anteil an den Monomeren M weniger als 5 mol-% insbesondere weniger als 1 mol-%.Preferably the monomers M5 do not make up more than 30 mol%, especially not more than 20 mol%, based on the total amount of the monomers M, from. If desired, is their proportion is usually 1 to 30 mol%, especially 5 to 20 mol% of Monomers M in preparation process i) or ii). In particular their proportion of the monomers M less than 5 mol%, in particular less as 1 mol%.
Bei dem Verfahren i) ergibt sich das Molverhältnis von Seitenketten A zu funktionellen Gruppen B, gegebenenfalls C und C' üblicherweise direkt aus dem Molverhältnis der Monomere M1 zu den Monomeren M2 bzw. aus dem Molverhältnis der Monomere M1:M2:M4:M5. Dementsprechend liegt das Molverhältnis M1:M2 bzw. (M1 + M4):M2 im Falle von einwertigen Säuren in der Regel im Bereich von 2:1 bis 1:20, insbesondere im Bereich von 1:1 bis 1:10 uns speziell im Bereich von 1:1,1 bis 1:8. Sofern die Monomere M im Herstellungsverfahren i) Monomere M2 mit mehr als einer Säuregruppe oder Monomere M3 umfassen ergibt sich das Molverhältnis der Monomere in entsprechender Weise.at the method i) gives the molar ratio of side chains A to functional groups B, optionally C and C 'usually directly from the molar ratio the monomers M1 to the monomers M2 or from the molar ratio of Monomers M1: M2: M4: M5. Accordingly, the molar ratio M1: M2 or (M1 + M4): M2 in the case of monovalent acids usually in the range from 2: 1 to 1:20, especially in the range of 1: 1 to 1:10 us specifically in the range of 1: 1.1 to 1: 8. If the monomers M in the production process i) monomers M2 with more than one acid group or monomers M3 include the molar ratio the monomers in a corresponding manner.
Dementsprechend beträgt die Menge der Monomere M1 im Herstellungsverfahren i) typischerweise 5 bis 65 mol-%, insbesondere 10 bis 50 mol-% und die Menge der Monomere M2 35 bis 95 mol-%, insbesondere 50 bis 90 mol-%, wobei der Anteil etwaiger weiterer Monomere M3 bzw. M5, bis zu 30 mol-%, insbesondere bis zu 20 mol-% betragen kann und der Anteil der Monomere M4 bis zu 80 mol-%, insbesondere bis zu 60 mol-%, z. B. 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmolzahl der Monomere M, betragen kann, wobei sich selbstredend die Molzahlen aller Monomere M auf 100 mol-% addieren, soweit nichts anderes angegeben ist.Accordingly is the amount of monomers M1 in the preparation process i) typically 5 to 65 mol%, especially 10 to 50 mol% and the amount of the monomers M2 35 to 95 mol%, in particular 50 to 90 mol%, wherein the proportion any further monomers M3 or M5, up to 30 mol%, in particular bis may be up to 20 mol% and the proportion of monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, which may be, of course, the molar numbers of all monomers Add M to 100 mol%, unless stated otherwise.
Bei dem Verfahren ii) ergibt sich das Molverhältnis von Seitenketten A zu funktionellen Gruppen B in zu dem Verfahren i) analoger Weise aus dem Molverhältnis der Monomere M3 zu den gegebenenfalls eingesetzten Monomeren M2 oder M1 oder M4. Entsprechendes gilt für den Zusammenhang zwischen dem Molverhältnis von Seitenketten A zu Seitenketten C bzw. zu funktionellen Gruppen B.at the process ii) gives the molar ratio of side chains A to functional groups B in analogous to the method i) the molar ratio the monomers M3 to the optionally used monomers M2 or M1 or M4. The same applies to the relationship between the molar ratio from side chains A to side chains C or to functional groups B.
Dementsprechend beträgt die Menge der Monomere M3 im Herstellungsverfahren ii) typischerweise 40 bis 100 mol-%, insbesondere 50 bis 95 mol-% und die Menge der Monomere M2 0 bis 60 mol-%, insbesondere 5 bis 50 mol-%, wobei die Molzahl etwaiger weiterer Monomere M2 oder M5, bis zu 30 mol-%, insbesondere bis 20 mol-% betragen kann und der Anteil der Monomere M4 bis zu 80 mol-%, insbesondere bis zu 60 mol-%, z. B. 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmolzahl der Monomere M, betragen kann, wobei sich selbstredend die Molzahlen aller Monomere M auf 100 mol-% addieren, soweit nichts anderes angegeben ist.Accordingly is the amount of monomers M3 in the production process ii) typically 40 to 100 mol%, in particular 50 to 95 mol% and the amount of the monomers M2 0 to 60 mol%, in particular 5 to 50 mol%, wherein the number of moles any further monomers M2 or M5, up to 30 mol%, in particular can be up to 20 mol% and the proportion of monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, which may be, of course, the molar numbers of all monomers Add M to 100 mol%, unless stated otherwise.
Außerdem kann es zur Erhöhung des Molekulargewichts der Polymerisate zweckmäßig sein, die Polymerisation der Monomere M in Gegenwart von geringen Mengen an mehrfach ethylenisch ungesättigten Monomeren mit z. B. 2, 3 oder 4 polymerisierbaren Doppelbindungen durchzuführen (Vernetzer). Beispiele hierfür sind Diester und Triester ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, insbesondere die Bis- und Trisacrylate von Diolen oder Polyolen mit 3 oder mehr OH-Gruppen, z. B. die Bisacrylate und die Bismethacrylate von Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Neopentylglykol oder Polyethylenglykolen. Derartige Vernetzer werden, sofern erwünscht, in einer Menge von in der Regel 0,01 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomere M eingesetzt. Vorzugsweise werden weniger als 0,01 Gew.-% und insbesondere keine Vernetzermonomere eingesetzt.In addition, can it to increase the molecular weight of the polymers be useful, the polymerization the monomers M in the presence of small amounts of multi-ethylenic unsaturated Monomers with z. B. 2, 3 or 4 polymerizable double bonds perform (Crosslinker). examples for this are Diesters and triesters of ethylenically unsaturated carboxylic acids, in particular the bis- and tris-acrylates of diols or polyols of 3 or more OH groups, eg. B. the bisacrylates and the bismethacrylates of ethylene glycol, Diethylene glycol, triethylene glycol, neopentyl glycol or polyethylene glycols. Such crosslinkers are, if desired, in an amount of in usually 0.01 to 5 wt .-% based on the total amount of the polymerized Monomers M used. Preferably less than 0.01% by weight and in particular no Vernetzermonomere used.
Die Polymerisation der Monomere M erfolgt üblicherweise in Gegenwart von Radikale bildenden Verbindungen, so genannte Initiatoren. Derartige Verbindungen werden üblicherweise in Mengen bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere eingesetzt. Bei aus mehreren Bestandteilen bestehenden Initiatoren (Initiatorsysteme z. B. bei Redox-Initiatorsystemen) beziehen sich die vorstehenden Gewichtsangaben auf die Summe der Komponenten.The Polymerization of the monomers M is usually carried out in the presence of Radical forming compounds, so-called initiators. such Connections usually become in amounts up to 30 wt .-%, preferably 0.05 to 15 wt .-%, in particular 0.2 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized used. In multi-constituent initiators (Initiator systems, for example, in the case of redox initiator systems) relate the above weights are based on the sum of the components.
Geeignete Initiatoren sind beispielsweise organische Peroxide und Hydroperoxide, weiterhin Peroxodisulfate, Percarbonate, Peroxidester, Wasserstoffperoxid und Azoverbindungen. Beispiele für Initiatoren sind Wasserstoffperoxid, Dicyclohexylperoxidicarbonat, Diacetylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Diamylperoxid, Dioctanoylperoxid, Didecanoylperoxid, Dilauroylperoxid, Dibenzoylperoxid, Bis(o-toluyl)peroxid, Succinylperoxid, Methylethylketonperoxid, Di-tert.-Butylhydroperoxid, Acetylacetonperoxid, Butylperacetat, tert.-Butylpermaleinat, tert.-Butylperisobutyrat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Amylperpivalat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butyl-perbenzoat, tert.-Butylperoxi-2-ethylhexanoat und Diisopropylperoxidicarbamat; weiterhin Lithium-, Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxodisulfat, Azoinitiatoren 2,2'-Azobis-isobutyronitril, 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril), 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(-2-hydroxyethyl)propionamid, 1,1'-Azobis(1-cyclohexancarbonitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutyroamidin)dihydrochlorid, und 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid. sowie die im Folgenden erläuterten Redox-Initiatorsysteme.Suitable initiators are, for example, organic peroxides and hydroperoxides, furthermore peroxodisulfates, percarbonates, peroxide esters, hydrogen peroxide and azo compounds. Examples of initiators are hydrogen peroxide, dicyclohexyl peroxydicarbonate, diacetyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, diamyl peroxide, dioc tanoyl peroxide, didecanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, dibenzoyl peroxide, bis (o-toluyl) peroxide, succinyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, di-tert-butyl hydroperoxide, acetylacetone peroxide, butyl peracetate, tert-butyl permalate, tert-butyl perisobutyrate, tert-butyl perpivalate, tert-butyl peroctoate , tert-Butylperneodecanoat, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, tert-Butylperneodecanoat, tert-amyl perpivalate, tert-butyl perpivalate, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate and Diisopropylperoxidicarbamat ; furthermore, lithium, sodium, potassium and ammonium peroxodisulfate, azo initiators 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis [2-methyl-N - (- 2 -hydroxyethyl) propionamide, 1,1'-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (N, N'-dimethyleneisobutyroamidine) dihydrochloride, and 2, 2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride. as well as the redox initiator systems explained below.
Redox-Initiatorsysteme enthalten mindestens eine peroxidhaltige Verbindung in Kombination mit einem Redox-Coinitiator, z. B. ein reduzierend wirkende Schwefelverbindung, z. B. Bisulfite, Sulfite, Thiosulfate, Dithionite und Tetrathionate von Alkalimetallen oder von Ammoniumverbindungen. So kann man Kombinationen von Peroxodisulfaten mit Alkalimetall- oder Ammoniumhydrogensulfiten einsetzen, z. B. Ammoniumperoxo disulfat und Ammoniumdisulfit. Die Menge der peroxidhaltigen Verbindung zum Redox-Coinitiator beträgt 30:1 bis 0,05:1.Redox initiator systems contain at least one peroxide-containing compound in combination with a redox coinitiator, e.g. B. a reducing sulfur compound, z. Bisulfites, sulfites, thiosulfates, dithionites and tetrathionates of alkali metals or of ammonium compounds. So you can do combinations of peroxodisulfates with alkali metal or ammonium hydrogen sulfites use, for. For example, ammonium peroxodisulfate and ammonium disulfite. The Amount of the peroxide-containing compound to the redox coinitiator is 30: 1 to 0.05: 1.
Die Initiatoren können allein oder in Mischung untereinander angewendet werden, z. B. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat.The Initiators can used alone or mixed with each other, for. B. mixtures Hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate.
Die Initiatoren können sowohl wasserlöslich als auch in Wasser nicht oder nur geringfügig löslich sein. Für die Polymerisation in wässrigem Medium werden bevorzugt wasserlösliche Initiatoren eingesetzt, d. h. Initiatoren, die in der zur Polymerisation üblicherweise eingesetzten Konzentration im wässrigen Polymerisationsmedium löslich sind. Hierzu zählen Peroxodisulfate, Azoinitiatoren mit ionischen Gruppen, organische Hydroperoxide mit bis zu 6 C-Atomen, Acetonhydroperoxid, Methylethylketonhydroperoxid und Wasserstoffperoxid, sowie die vorgenannten Redoxinitiatoren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Polymerisationsverfahren i) bzw. ii) umfasst der eingesetzte Initiator wenigstens ein Peroxodisulfat, z. B. Natriumperoxodisulfat.The Initiators can both water soluble as well as in water or only slightly soluble. For the polymerization in watery Medium are preferably water-soluble Initiators used, d. H. Initiators used in the polymerization used concentration in aqueous Polymerization medium soluble are. Which includes Peroxodisulfates, azo initiators with ionic groups, organic Hydroperoxides containing up to 6 C atoms, acetone hydroperoxide, methyl ethyl ketone hydroperoxide and hydrogen peroxide, as well as the aforementioned redox initiators. In a particularly preferred embodiment of the polymerization process i) or ii) the initiator used comprises at least one peroxodisulfate, z. For example, sodium peroxodisulfate.
In Kombination mit den Initiatoren bzw. den Redoxinitiatorsystemen können zusätzlich Übergangsmetallkatalysatoren eingesetzt werden, z. B. Salze von Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Vanadium und Mangan. Geeignete Salze sind z. B. Eisen(II)sulfat, Kobalt(II)chlorid, Nickel(II)sulfat, oder Kupfer(I)chlorid. Bezogen auf die Monomeren wird das reduzierend wirkende Übergansmetallsalz in einer Konzentration von 0,1 ppm bis 1000 ppm eingesetzt. So kann man Kombinationen von Wasserstoffperoxid mit Eisen(II)-Salzen einsetzen, wie beispielsweise 0,5 bis 30 % Wasserstoffperoxid und 0,1 bis 500 ppm Mohrsches Salz.In Combination with the initiators or the redox initiator systems can additionally transition metal catalysts be used, for. Salts of iron, cobalt, nickel, copper, Vanadium and manganese. Suitable salts are, for. B. ferrous sulfate, Cobalt (II) chloride, nickel (II) sulfate, or copper (I) chloride. Based On the monomers, the reducing transition metal salt in a Concentration of 0.1 ppm to 1000 ppm used. So you can do combinations of hydrogen peroxide with iron (II) salts, such as 0.5 to 30% hydrogen peroxide and 0.1 to 500 ppm Mohr's salt.
Auch bei der Polymerisation der Monomere M in organischen Lösungsmitteln können in Kombination mit den oben genannten Initiatoren Redox-Coinitiatoren und/oder Übergangsmetallkatalysatoren mitverwendet werden, z. B. Benzoin, Dimethylanilin, Ascorbinsäure sowie in organischen Lösungsmitteln lösliche Komplexe von Schwermetallen, wie Kupfer, Cobalt, Eisen, Mangan, Nickel und Chrom. Die üblicherweise verwendeten Mengen an Redox-Coinitiatoren bzw. Übergansmetallkatalysatoren betragen etwa 0,1 bis 1000 ppm, bezogen auf die eingesetzten Mengen an Monomeren.Also in the polymerization of the monomers M in organic solvents can in combination with the abovementioned initiators redox coinitiators and / or transition metal catalysts be used, z. B. benzoin, dimethylaniline, ascorbic acid and in organic solvents soluble Complexes of heavy metals such as copper, cobalt, iron, manganese, Nickel and chrome. The usual used amounts of redox coinitiators or transition metal catalysts be about 0.1 to 1000 ppm, based on the amounts used at monomers.
Um das mittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäß erhältlichen Kammpolymere zu steuern, ist es oft zweckmäßig, die Polymerisation der Monomere M in Gegenwart von Reglern durchzuführen. Hierfür können übliche Regler verwendet werden, insbesondere organische SH-Gruppen enthaltende Verbindungen, insbesondere wasserlösliche SH-Gruppen enthaltende Verbindungen wie 2-Mercaptoethanol, 2-Mercaptopropanol, 3-Mercaptopropionsäure, Cystein, N-Acetylcystein, weiterhin Phosphor(III)- oder Phosphor(I)-Verbindungen wie Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhy pophosphite, z. B. Natriumhypophosphit, sowie Hydrogensulfite wie Natriumhydrogensulfit. Die Polymerisationsregler werden im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Monomere M, eingesetzt. Bevorzugte Regler sind die vorgenannten SH-Gruppen tragenden Verbindungen, insbesondere wasserlösliche SH-Gruppen tragende Verbindungen wie 2-Mercaptoethanol, 2-Mercaptopropanol, 3-Mercaptopropionsäure, Cystein und N-Acetylcystein. Bei diesen Verbindungen hat es sich besonders bewährt, diese in einer Menge von 0,05 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Monomere einzusetzen. Die vorgenannten Phosphor(III)- und Phosphor(I)-Verbindungen sowie die Hydrogensulfite wird man üblicherweise in größeren Mengen z. B. 0,5 bis 10 Gew.-% und insbesondere 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere einsetzen. Auch durch die Wahl des geeigneten Lösungsmittels kann auf das mittlere Molekulargewicht Einfluss genommen werden. So führt die Polymerisation in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit benzylischen oder allylischen N-Atomen zu einer Verringerung des mittleren Molekulargewichtes durch Kettenübertragung.In order to control the average molecular weight of the comb polymers obtainable according to the invention, it is often expedient to carry out the polymerization of the monomers M in the presence of regulators. Conventional regulators may be used for this purpose, in particular compounds containing organic SH groups, in particular water-soluble compounds containing SH groups, such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine, N-acetylcysteine, furthermore phosphorus (III) or phosphorus ( I) compounds such as alkali metal or Erdalkalimetallhy pophosphite, z. As sodium hypophosphite, and hydrogen sulfites such as sodium hydrogen sulfite. The polymerization regulators are generally used in amounts of from 0.05 to 10% by weight, in particular from 0.1 to 2% by weight, based on the monomers M. Preferred regulators are the abovementioned SH-group-carrying compounds, in particular water-soluble compounds bearing SH groups, such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine and N-acetylcysteine. In these compounds, it has proven particularly useful to use these in an amount of 0.05 to 2 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-%, based on the monomers. The aforementioned phosphorus (III) and phosphorus (I) compounds and the hydrogen sulfites are usually in larger quantities z. B. 0.5 to 10 wt .-% and in particular 1 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. Also by the choice of the appropriate solvent can be influenced on the average molecular weight. Thus, the polymerization in the presence of diluents with benzylic or allyl N-atoms to a reduction of the average molecular weight by chain transfer.
Die Polymerisation der Monomere kann nach den üblichen Polymerisationsverfahren erfolgen, einschließlich Lösungs-, Fällungs-, Suspensions- oder Substanzpolymerisation erfolgen. Bevorzugt ist die Methode der Lösungspolymerisation, d. h. die Polymerisation in Lösungs- oder Verdünnungsmitteln.The Polymerization of the monomers can be carried out by the customary polymerization processes done, including solution, precipitation, Suspension or bulk polymerization carried out. Is preferred the method of solution polymerization, d. H. the polymerization in solution or diluents.
Zu den geeigneten Lösungs- oder Verdünnungsmitteln zählen sowohl aprotische Lösungsmittel, z. B. die vorgenannten Aromaten wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Chlorbenzol, Ethylbenzol, technischen Mischungen von Alkylaromaten, Aliphaten und Cycloaliphaten wie Cyclohexan und technischen Aliphatenmischungen, Ketone wie Aceton, Cyclohexanon und Methylethylketon, Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, tert.-Butylmethylether, und C1-C4-Alkylester aliphatischer C1-C4-Carbonsäuren wie Essigsäuremethylester und Essigsäureethylester, weiterhin erotische Lösungsmittel wie Glykole und Glykolderivate, Polyalkylenglykole und deren Derivate, C1-C4-Alkanole, z. B. n-Propanol, n-Butanol, Isopropanol, Ethanol oder Methanol, sowie Wasser und Mischungen von Wasser mit C1-C4-Alkanolen wie z. B. Isopropanol/Wasser-Mischungen. Vorzugsweise erfolgt das erfindungsgemäße Copolymerisationsverfahren in Wasser oder einer Mischung aus Wasser mit bis zu 60 Gew.-% an C1-C4-Alkanolen oder Glykolen als Lösungs- oder Verdünnungsmittel. Besonders bevorzugt wird Wasser als alleiniges Lösungsmittel eingesetzt.Suitable solvents or diluents include both aprotic solvents, e.g. B. the aforementioned aromatics such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic compounds such as cyclohexane and technical Aliphatenmischungen, ketones such as acetone, cyclohexanone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, Diethyl ether, tert-butyl methyl ether, and C 1 -C 4 alkyl esters of aliphatic C 1 -C 4 carboxylic acids such as methyl acetate and ethyl acetate, furthermore erotic solvents such as glycols and glycol derivatives, polyalkylene glycols and derivatives thereof, C 1 -C 4 alkanols, eg , As n-propanol, n-butanol, isopropanol, ethanol or methanol, and water and mixtures of water with C 1 -C 4 -alkanols such. B. isopropanol / water mixtures. The copolymerization process according to the invention is preferably carried out in water or a mixture of water with up to 60% by weight of C 1 -C 4 -alkanols or glycols as solvent or diluent. Particular preference is given to using water as the sole solvent.
Die Polymerisation der Monomere M wird bevorzugt unter weitgehendem oder vollständigem Ausschluss von Sauerstoff, vorzugsweise in einem Inertgasstrom, z. B. einem Stickstoffstrom, durchgeführt.The Polymerization of the monomers M is preferred under a wide or complete Exclusion of oxygen, preferably in an inert gas stream, z. As a nitrogen stream, performed.
Das Polymerisationsverfahren der Monomere M kann in den für Polymerisationsmethoden üblichen Apparaturen durchgeführt werden. Hierzu zählen Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Autoklaven, Rohrreaktoren und Kneter.The Polymerization process of the monomers M can be carried out in the usual apparatus for polymerization carried out become. Which includes stirred tank, stirred tank cascades, Autoclaves, tube reactors and kneaders.
Die Polymerisation der Monomere M erfolgt üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 300 °C, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 120 °C. Die Polymerisationsdauer liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 h bis 15 h und insbesondere im Bereich von 2 bis 6 h. Der bei der Polymerisation herrschende Druck ist für den Erfolg der Polymerisation von untergeordneter Bedeutung und liegt in der Regel im Bereich von 800 mbar bis 2 bar und häufig bei Umgebungsdruck. Bei Einsatz leichtflüchtiger Lösungsmittel oder leichtflüchtiger Monomere kann der Druck auch höher sein.The Polymerization of the monomers M usually takes place at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range of 40 to 120 ° C. The polymerization time is usually in the range of 0.5 h to 15 h and especially in the range of 2 until 6 h. The pressure prevailing in the polymerization is for success the polymerization of minor importance and is located in the Usually in the range of 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure. at Use more volatile solvent or volatile monomers The pressure can also be higher be.
Wegen weiterer Details zum Polymerisationsverfahren wird auf die EP-A 560602, EP-A 734359, EP-A 799807, EP-A 994290, WO 01/40337, WO 01/40338 und PCT/EP 2005/009466 Bezug genommen. Die dort beschriebenen Polymerisationsbedingungen können in analoger Weise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere eingesetzt werden.Because of Further details of the polymerization process is given in EP-A 560602, EP-A 734359, EP-A 799807, EP-A 994290, WO 01/40337, WO 01/40338 and PCT / EP 2005/009466. The polymerization conditions described therein can in an analogous manner to the preparation of comb polymers of the invention be used.
Bei den Monomere M2, M4 und M5 handelt es sich um bekannte Verbindungen, die überwiegend kommerziell erhältlich sind.at the monomers M2, M4 and M5 are known compounds, the predominantly commercially available are.
Die Monomere M1 bzw. M3 wurden teilweise bereits im Stand der Technik beschrieben, wobei die Monomere M1 bzw. M3, worin n in Gruppe A im Mittel für eine Zahl im Bereich von 10 bis 300, insbesondere im Bereich von 20 bis 200, speziell im Bereich von 50 bis 200 und ganz speziell im Bereich von 50 bis 150 steht und worin wenigstens 90 mol-% der Wiederholungseinheiten Alk-O in der Gruppe A für CH2CH2O stehen, neu sind und einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden. Ihre Herstellung kann in Analogie zu bekannten Verfahren des Standes der Technik erfolgen. Bezüglich statistischer und blockweiser Anordnung verschiedener Einheiten Alk-O gilt das zuvor für die Gruppe A Gesagte.Some of the monomers M1 and M3 have already been described in the prior art, where the monomers M1 or M3, where n in group A is on average, have a number in the range from 10 to 300, in particular in the range from 20 to 200, especially in Is from 50 to 200 and more particularly in the range of 50 to 150 and in which at least 90 mol% of the repeating units Alk-O in the group A are CH 2 CH 2 O, are new and form a further subject of the present invention. Their preparation can be carried out in analogy to known methods of the prior art. With regard to the statistical and blockwise arrangement of different units Alk-O, what has been said previously for group A applies.
Bevorzugte Monomere M1, in denen k in Formel A für 1 steht, können durch Veresterung monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, oder durch Amidierung monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel NHR-(Alk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, hergestellt werden. Anstelle der C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-C8-Dicarbonsäuren können auch ester- bzw. amidbildende Derivate dieser Säuren eingesetzt werden, insbesondere die Anhydride der Säuren. Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.Preferred monomers M1, in which k in formula A is 1, can be obtained by esterification of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (alk-O) n - YZ in which n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings, or by amidation of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (Alk-O) n -YZ, where n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above, are prepared. Instead of the C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids it is also possible to use ester- or amide-forming derivatives of these acids, in particular the anhydrides of the acids. Such methods are known in the art.
So kann beispielsweise die Herstellung von Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z durch
- a) Sauer katalysierte Veresterung von monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, beispielsweise in Analogie zu den DE-A 2516933, EP-A 884290, EP-A 989108, EP-A 989109, WO 01/40337, WO 01/40338 und WO 02/50160 beschriebenen Verfahren;
- b) Umesterung von Mono- bzw. Di-C1-C4-alkylestern monoethylenisch ungesättigter
C3-C8-Monocarbonsäuren bzw.
C4-C8-Dicarbonsäuren mit
Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z in
Gegenwart von basischen oder sauren Umesterungskatalysatoren in
Analogie zu dem in DE-A 19602035,
US 5,037,978 - c) Umsetzung von Anhydriden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z, beispielsweise in Analogie zu dem in WO 01/74736 oder in der älteren Anmeldung PCT/EP 2005/009466 beschriebenen Verfahren, wobei abweichend von den dort beschriebenen Methoden auf den Zusatz einer Base in einigen Fällen verzichtet werden kann.
- a) acid catalyzed esterification of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, for example in analogy to DE-A 2516933, EP-A 884290, EP-A 989108, EP-A 989109, WO 01 / 40337, WO 01/40338 and WO 02/50160;
- b) transesterification of mono- or di-C 1 -C 4 -alkyl esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (alk-O) n -YZ in Presence of basic or acidic transesterification catalysts in analogy to that in DE-A 19602035,
US 5,037,978 - c) Reaction of anhydrides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, for example in analogy to that described in WO 01/74736 or in US Pat the older application PCT / EP 2005/009466 described method, which deviates from the methods described therein on the addition of a base in some cases can be omitted.
Die Herstellung von Amiden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel HNR-(Alk-O)n-Y-Z kann in Analogie zu bekannten Amidierungsreaktionen durch Amidierung von monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäuren oder von deren amidbildenden Derivaten wie Säurechloriden, Säureanhydriden oder C1-C4-Alkylestern, mit Aminen erfolgen.The preparation of amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids with amines of the formula HNR- (Alk-O) n -YZ can be carried out in analogy to known amidation reactions by amidation of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or of their amide-forming derivatives such as acid chlorides, acid anhydrides or C 1 -C 4 alkyl esters, carried out with amines.
Die Herstellung von ethylenisch ungesättigten Ethern oder Aminen, also Monomeren M1 mir einer Gruppe A, worin k = 0 ist, kann durch Veretherung oder Vinylierung von Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z oder durch Alkenylierung oder Enamin-Bidlung von Aminen der Formel HNR-(Alk-O)n-Y-Z in Analogie zu Standardmethoden des Standes der Technik erfolgen.The preparation of ethylenically unsaturated ethers or amines, ie monomers M1 with a group A, wherein k = 0, can be achieved by etherification or vinylation of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ or by alkenylation or enamine Bidlung of Amines of the formula HNR- (Alk-O) n -YZ be carried out in analogy to standard methods of the prior art.
Die Monomere M3 können in Analogie zu den hier für die Monomere M1 beschriebenen Methoden hergestellt werden. Insbesondere stellt man die bevorzugten Monomere M3 durch Umsetzung von Anhydriden monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z unter Bedingungen her, die zu einer Monoesterbildung führen.The monomers M3 can be prepared in analogy to the methods described here for the monomers M1. In particular, the preferred monomers M3 are prepared by reacting anhydrides of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ under conditions which lead to a monoester formation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Herstellung der besonders bevorzugten Monomere M1 durch Umsetzung von Anhydriden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren, insbesondere von Acrylsäureanhydrid oder Methacrylsäureanhydrid, mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z. Dieses Verfahren führt im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren bei Einsatz von Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z zu besonders guten Ausbeuten und stellt daher einen weiteren Gegenstand der Erfindung dar.According to a preferred embodiment of the invention, the preparation of the particularly preferred monomers M1 by reacting anhydrides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, in particular of acrylic anhydride or methacrylic anhydride, with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ. This process, in contrast to the processes known from the prior art when using alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ to particularly good yields and therefore constitutes a further subject of the invention.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erweisen, das Anhydrid äquimolar oder in einem geringen Überschuss einzusetzen, der vorzugsweise 10 mol-%, häufig 9,5 mol-%, vorzugsweise 9 mol-%, insbesondere 8,5 mol-%, und speziell 8 mol-%, bezogen auf 1 Mol Alkohol nicht überschreiten wird, d. h. die Menge an Anhydrid beträgt typischerweise maximal 1,095 Mol, vorzugsweise nicht mehr als 1,09 Mol, insbesondere nicht mehr als 1,085 Mol und speziell nicht mehr als 1,08 Mol pro Mol Alkohol. Vorzugsweise setzt man wenigstens 1,005 Mol, insbesondere wenigstens 1,01 Mol und besonders bevorzugt wenigstens 1,02 Mol Anhydrid pro Mol Alkohol ein.in this connection it has proved to be advantageous, the anhydride equimolar or in a small surplus to use, preferably 10 mol%, often 9.5 mol%, preferably 9 mol%, in particular 8.5 mol%, and especially 8 mol%, based on Do not exceed 1 mole of alcohol is, d. H. the amount of anhydride is typically at most 1.095 Mol, preferably not more than 1.09 mol, especially not more as 1.085 mole and especially not more than 1.08 mole per mole of alcohol. Preferably, at least 1.005 mol, in particular at least 1.01 mol and more preferably at least 1.02 mol of anhydride per Mole of alcohol.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Abwesenheit einer Base, insbesondere, wenn es sich bei dem Stickstoffheterocyclus Z um einen basischen Rest handelt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Gegenwart einer Base. Hierunter sind Basen bevorzugt, die in Alkohol bei 90 °C nicht oder nur geringfügig löslich ist, d. h. die Löslichkeit der Base in dem Alkohol beträgt bei 90 °C nicht mehr als 10 g/l und insbesondere nicht mehr als 5 g/l.In an embodiment The invention involves the reaction of the anhydride with the alcohol in the absence of a base, especially if it is the nitrogen heterocycle Z is a basic residue. In another embodiment The invention involves the reaction of the anhydride with the alcohol in the presence of a base. Of these, bases are preferred which are in Alcohol at 90 ° C not or only slightly soluble is, d. H. the solubility the base in which alcohol is at 90 ° C not more than 10 g / L and especially not more than 5 g / L.
Zu den Beispielen für derartige Basen zählen Hydroxide, Oxide, Carbonate und Hydrogencarbonate von ein- oder zweiwertigen Metallkationen, insbesondere von Elementen der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, d. h. von Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ und Ba2+ sowie von ein- oder zweiwertigen Übergangsmetallkationen wie Ag+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Sn2+, Pb2+, Ce2+. Bevorzugt sind die Hydroxide, Oxide, Carbonate und Hydrogencarbonate von Kationen der Alkali und Erdalkalimetalle sowie von Zn2+ und insbesondere von Mg2+ oder Ca2+ und besonders bevorzugt von Na+ oder K+. Hierunter bevorzugt sind die Hydroxide und Carbonate dieser Metallionen, insbesondere die Alkalimetallcarbonate und Alkalimetallhydroxide und speziell Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid. Geeignet ist insbesondere auch Lithiumhydroxid und Lithiumcarbonat. Die Base wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Basenäquivalenten und insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Basenäquivalenten, bezogen auf den Alkohol eingesetzt, wobei größere Basenmengen z. B. bis 1 Basenäquivalent in der Regel nicht von Nachteil sind. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei Hydroxiden und Hydrogencarbonaten die Basenäquivalenten den eingesetzten Moläquivalenten entsprechen, wohingegen 1 Moläquivalent eines Carbonats oder Oxids jeweils 2 Basenäquivalenten entspricht.Examples of such bases include hydroxides, oxides, carbonates, and bicarbonates of monovalent or divalent metal cations, particularly elements of the first and second main groups of the periodic table, ie, Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ as well as mono- or divalent transition metal cations such as Ag + , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , Ce 2+ . The hydroxides, oxides, carbonates and bicarbonates of cations of the alkali and alkaline earth metals and of Zn 2+ and in particular of Mg 2+ or Ca 2+ and particularly preferably of Na + or K + are preferred. Preferred among these are the hydroxides and carbonates of these metal ions, in particular the alkali metal carbonates and alkali metal hydroxides and especially sodium carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide. In particular, lithium hydroxide and lithium carbonate are also suitable. The base is preferably in an amount of 0.05 to 0.5 base equivalents and in particular in an amount of 0.1 to 0.4 base equivalents, based used on the alcohol, with larger amounts of base z. B. to 1 base equivalent usually not disadvantageous. It should be noted that in the case of hydroxides and bicarbonates, the base equivalents correspond to the molar equivalents used, whereas 1 molar equivalent of a carbonate or oxide corresponds in each case to 2 base equivalents.
Die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol erfolgt bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 0 und 150 °C, insbesondere im Bereich von 20 bis 130 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 50 und 100 °C. Der bei der Umsetzung herrschende Druck ist für den Erfolg der Reaktion von untergeordneter Bedeutung und liegt in der Regel im Bereich von 800 mbar bis 2 bar und häufig bei Umgebungsdruck. Vorzugsweise führt man die Umsetzung in einer Inertgasatmosphäre durch. Die Umsetzung des Anhydrids mit der Verbindung P kann in allen für derartige Umsetzungen üblichen Apparaturen durchgeführt werden, z. B. in einem Rührkessel, in Rührkesselkaskaden, Autoklaven, Rohrreaktoren oder Knetern.The Reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out at temperatures in the range of 0 and 150 ° C, in particular in the range from 20 to 130 ° C and more preferably in the Range of 50 and 100 ° C. The pressure prevailing in the implementation is responsible for the success of the reaction subordinate importance and is usually in the range of 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure. Preferably, the reaction is carried out in one inert gas atmosphere by. The reaction of the anhydride with the compound P can be carried out in all for Such reactions usual Equipment performed be, for. B. in a stirred tank, in stirred tank cascades, Autoclaves, tube reactors or kneaders.
Vorzugsweise führt man die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol solange durch, bis ein Umsatz des eingesetzten Alkohols von wenigstens 80 %, insbesondere wenigstens 90 % und besonders bevorzugt wenigstens 95 % erreicht ist. Die hierfür erforderlichen Reaktionszeiten werden in der Regel 5 h nicht überschreiten und betragne häufig weniger als 4 h. Der Umsatz kann durch 1H-NMR-Spektorskopie der Reaktionsmischung, vorzugsweise in Gegenwart einer Starken Säure wie Trifluoressigsäure verfolgt werden.The reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out until a conversion of the alcohol used of at least 80%, in particular at least 90% and particularly preferably at least 95% is achieved. The reaction times required for this purpose will generally not exceed 5 hours and often times less than 4 hours. The conversion can be monitored by 1 H-NMR spectroscopy of the reaction mixture, preferably in the presence of a strong acid such as trifluoroacetic acid.
Die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol kann in Masse, d. h. ohne Zusatz von Lösungsmitteln, oder in inerten Lösungs- oder Verdünnungsmitteln durchgeführt werden. Inerte Lösungsmittel sind in der Regel aprotische Verbindungen. Zu den inerten Lösungsmitteln zählen gegebenenfalls halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Chlorbenzol, Ethylbenzol, technischen Mischungen von Alkylaromaten, aliphatische sowie cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan, Octan, Isooctan, Cyclohexan, Cycloheptan, technischen Aliphatenmischungen, weiterhin Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, weiterhin Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, tert.-Butylmethylether, sowie Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel wie z. B. Toluol/Hexan. Vorzugsweise wird ohne Lösungsmittel oder nur mit sehr geringen Lösungsmittelmengen, in der Regel weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Einsatzstoffe, d. h. in Substanz, gearbeitet.The Reaction of the anhydride with the alcohol may be carried out in bulk, i. H. without Addition of solvents, or in inert solution or diluents carried out become. Inert solvents are usually aprotic compounds. To the inert solvents counting optionally halogenated aromatic hydrocarbons, such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of Alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, cyclohexane, cycloheptane, technical Aliphatenmischungen, continue ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, Cyclohexanone, furthermore ethers, such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, tert-butyl methyl ether, and mixtures of the aforementioned solvents such as For example, toluene / hexane. Preferably, without solvent or only with a lot small amounts of solvent, usually less than 10% by weight, based on the starting materials, d. H. in substance, worked.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in einem Reaktionsmedium durchführt, das weniger als 0,2 Gew.-% und insbesondere weniger als 1000 ppm Wasser enthält (bestimmt durch Karl-Fischer-Titration).It has proven to be beneficial when one considers the reaction of the anhydride with the alcohol in a reaction medium containing less than 0.2% by weight and in particular contains less than 1000 ppm of water (determined by Karl Fischer titration).
Der Begriff "Reaktionsmedium" bezieht sich auf die Mischung der Reaktanden mit der Base sowie mit gegebenenfalls eingesetztem Lösungsmittel und Inhibitor. Im Falle von feuchtigkeitshaltigen Einsatzmaterialien hat es sich bewährt, das Wasser vor der Umsetzung zu entfernen, z. B. durch Destillation und besonders bevorzugt durch Destillation unter Zusatz eines organischen Lösungsmittels, dass mit Wasser ein tiefsiedendes Azeotrop bildet. Beispiele für derartige Lösungsmittel sind die zuvor genannten aromatischen Lösungsmittel wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Benzol, Chlorbenzol, Ethylbenzol und technische Aromatenmischungen, weiterhin aliphatische und cycloaliphatische Lösungsmittel wie Hexan, Heptan, Cyclohexan sowie technische Aliphatenmischungen und Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel.Of the Term "reaction medium" refers to the mixture of the reactants with the base and optionally used solvent and inhibitor. In the case of moisture-containing feeds has it proven to remove the water before the reaction, z. B. by distillation and particularly preferably by distillation with addition of an organic Solvent, that forms a low-boiling azeotrope with water. Examples of such solvent are the aforementioned aromatic solvents such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, benzene, chlorobenzene, ethylbenzene and technical Aromatic mixtures, furthermore aliphatic and cycloaliphatic solvent such as hexane, heptane, cyclohexane and technical Aliphatenmischungen and mixtures of the aforementioned solvents.
Zur Umsetzung wird man üblicherweise so vorgehen, dass man die Reaktionsmischung, enthaltend den Alkohol, das Anhydrid und die Base und gegebenenfalls Lösungsmittel und gegebenenfalls Inhibitor in einem geeigneten Reaktionsgefäß bei den oben angegebenen Temperaturen zur Reaktion bringt. Vorzugsweise legt man den Alkohol und die Base sowie gegebenenfalls das Lösungsmittel vor und gibt hierzu das Anhydrid. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des Anhydrids bei Reaktionstemperatur.to Implementation becomes common proceeding so that the reaction mixture containing the alcohol, the anhydride and the base and optionally solvent and optionally Inhibitor in a suitable reaction vessel at the above Temperatures brings to the reaction. Preferably, you put the alcohol and the base and optionally the solvent and gives this the anhydride. Preferably, the addition of the anhydride occurs at Reaction temperature.
Sofern die Einsatzstoffe Wasser enthalten, wird man das Wasser vorzugsweise vor der Zugabe des Anhydrids entfernen. Beispielsweise kann man so vorgehen, dass man Alkohol und ggf. die Base sowie gegebenenfalls das Lösungsmittel in einem Reaktionsgefäß vorlegt, anschließend eventuell vorhandene Feuchtigkeit in der oben beschriebenen Weise entfernt und dann das Anhydrid, vorzugsweise bei Reaktionstemperatur, zugibt.Provided the feeds contain water, the water is preferably remove before adding the anhydride. For example, you can Proceed in such a way that alcohol and possibly the base and optionally the solvent in a reaction vessel, subsequently possibly existing moisture in the manner described above and then adding the anhydride, preferably at reaction temperature.
Außerdem hat es sich zur Vermeidung einer unkontrollierten Polymerisation bewährt, die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Gegenwart eines Polymerisationsinhibitors durchzuführen. Geeignet sind die für derartige Umsetzungen bekannten Polymerisationsinhibitoren, insbesondere Phenole wie Hydrochinon, Hydrochinonmonomethylether, speziell sterisch gehinderte Phenole wie 2,6-Di-tert.-butylphenol oder 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, weiterhin Thiazine wie Phenothiazin oder Methylenblau, Cer(III)salze wie Cer(III)acetat sowie Nitroxide, insbesondere sterisch gehinderte Nitroxide, d. h. Nitroxide sekundärer Amine, die an den C-Atomen, welche der Nitroxidgruppe benachbart sind, jeweils 3 Alkylgruppen tragen, wobei je 2 dieser Alkylgruppen, insbesondere solche, die sich nicht am gleichen C-Atom befinden, mit dem Stickstoffatom der Nitroxidgruppe bzw. dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten 5- oder 6-gliedrigen Ring bilden, wie beispielsweise in 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO) oder 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl (OH-TEMPO), Mischungen der vorgenannten Inhibitoren, Mischungen der vorgenannten Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, und Mischungen von Mischungen der vorgenannten Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Bevorzugte Inhibitoren sind die vorgenannten sterisch gehinderten Nitroxide, Cer(III)verbindungen und sterisch gehinderte Phenole und deren Mischungen untereinander sowie Mischungen derartiger Inhibitoren mit Sauerstoff und Mischungen von Mischungen dieser Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Besonders bevorzugt sind Inhibitorsysteme, die wenigstens ein sterisch gehindertes Nitroxid und eine weitere Komponente, ausgewählt unter einem sterisch gehinderten Phenol und einer Cer(III)verbindung umfassen, sowie deren Mischungen mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Die Menge an Inhibitor kann bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Anhydrid + Alkohol betragen. Die Inhibitoren werden vorteilhafterweise in Mengen von 10 ppm bis 1000 ppm, bezogen auf die Gesamtmenge an Anhydrid + Alkohol eingesetzt. Im Falle von Inhibitormischungen beziehen sich diese Angaben auf die Gesamtmenge der Komponenten, mit Ausnahme von Sauerstoff.In addition, it has proven to avoid uncontrolled polymerization to carry out the reaction of the anhydride with the alcohol in the presence of a polymerization inhibitor. Suitable are the polymerization inhibitors known for such reactions, in particular phenols such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, especially sterically hindered phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, furthermore thiazines such as Phenothiazine or methylene blue, cerium (III) salts such as Cerium (III) acetate and nitroxides, in particular sterically hindered nitroxides, ie nitroxides of secondary amines, each of the C atoms, which are adjacent to the nitroxide group, carry 3 alkyl groups, each 2 of these alkyl groups, especially those which are not the same C atom are, with the nitrogen atom of the nitroxide or the carbon atom to which they are attached, form a saturated 5- or 6-membered ring, such as in 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO ) or 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (OH-TEMPO), mixtures of the aforementioned inhibitors, mixtures of the aforementioned inhibitors with oxygen, for. In the form of air, and mixtures of mixtures of the aforementioned inhibitors with oxygen, e.g. B. in the form of air. Preferred inhibitors are the aforementioned sterically hindered nitroxides, cerium (III) compounds and sterically hindered phenols and mixtures thereof and mixtures of such inhibitors with oxygen and mixtures of mixtures of these inhibitors with oxygen, for. B. in the form of air. Particularly preferred are inhibitor systems comprising at least one sterically hindered nitroxide and another component selected from a sterically hindered phenol and a cerium (III) compound, and mixtures thereof with oxygen, e.g. B. in the form of air. The amount of inhibitor may be up to 2% by weight, based on the total amount of anhydride + alcohol. The inhibitors are advantageously used in amounts of from 10 ppm to 1000 ppm, based on the total amount of anhydride + alcohol. In the case of inhibitor mixtures, this information refers to the total amount of components except oxygen.
Die Umsetzung des Alkohols mit dem Anhydrid einer monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure führt naturgemäß primär zu einer Mischung des Esters mit der eingesetzten monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure und gegebenenfalls Resten an überschüssigem Anhydrid und nicht abreagiertem Alkohol.The reaction of the alcohol with the anhydride of a monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid naturally leads primarily to a mixture of the ester with the monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid used and optionally residues of excess anhydride and unreacted alcohol.
Das überschüssige Anhydrid macht jedoch in der Regel nicht mehr als 10 Gew.-%, und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% der ursprünglich eingesetzten Menge an Anhydrid aus. Es hat sich bewährt, eventuell vorhandenes Anhydrid durch Umsetzung mit Wasser zu zerstören. Der Anteil an nicht abreagiertem Alkohol beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% der eingesetzten Menge an Alkohol.The excess anhydride however, does not usually make more than 10% by weight, and especially not more than 5% by weight of the original used amount of anhydride. It has proven itself, possibly existing Anhydride by reaction with water to destroy. The proportion of unreacted Alcohol is preferably not more than 10% by weight and in particular not more as 5 wt .-% of the amount of alcohol used.
Zur Trennung des Alkohols von der bei der Reaktion gebildeten monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure kann man letztere grundsätzlich auf destillativem Wege oder in sonstiger Weise, z. B. durch Extraktion der Säure, entfernen. Auch kann man den Ester isolieren, z. B. durch Kristallisation des Esters aus einem wässrigen Medium, wobei die Säure und gegebenenfalls vorhandenes Anhydrid in der Mutterlauge verbleibt. In der Regel wird man jedoch keine Isolierung oder Abtrennung des Esters vornehmen. Vielmehr wird man vorzugsweise die Mischung aus Ester mit monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäure, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Monomere M2 und gegebenenfalls weiterer ethylenisch ungesättigten Monomere M3, M4 und/oder M5 unmittelbar einer radikalischen Copolymerisation unterwerfen.For the separation of the alcohol from the monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid formed in the reaction, the latter can in principle by distillation or in any other way, for. B. by extraction of the acid remove. Also, one can isolate the ester, for. Example, by crystallization of the ester from an aqueous medium, wherein the acid and optionally present anhydride remains in the mother liquor. In general, however, one will make no isolation or separation of the ester. Rather, it is preferable to subject the mixture of esters with monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid, optionally with the addition of further monomers M2 and optionally further ethylenically unsaturated monomers M3, M4 and / or M5 directly to a radical copolymerization.
In analoger Weise kann man auch die durch Veresterung nach der Methode a) oder durch Umesterung nach der Methode b) hergestellten Monomere M1 bzw. M3 unmittelbar, d. h. ohne vorherige Isolierung oder Aufreinigung in der anschließenden Polymerisation der Monomere M einsetzen.In analogous way you can also by esterification by the method a) or by transesterification according to the method b) prepared monomers M1 or M3 directly, d. H. without previous isolation or purification in the subsequent Use polymerization of the monomers M.
Sofern die Polymerisation der Monomere M als Lösungspolymerisation in Wasser durchgeführt wird, ist für viele Anwendungszwecke eine Entfernung des Wassers nicht erforderlich. Im Übrigen kann eine Isolierung des erfindungsgemäß erhältlichen Polymerisats in an sich üblicher Weise durchgeführt werden, z. B. durch Sprühtrocknung des Polymerisationsgemischs. Wird die Polymerisation in einem wasserdampfflüchtigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch durchgeführt, so kann man das Lösungsmittel durch Einleiten von Wasserdampf entfernen, wodurch man eine wässrige Lösung oder Dispersion des Kammpolymers erhält.Provided the polymerization of the monomers M as solution polymerization in water carried out is, is for Many uses do not require removal of the water. Furthermore can be an isolation of the polymer obtainable according to the invention in more usual Manner performed be, for. B. by spray drying of the polymerization mixture. If the polymerization in a steam-volatile solvent or solvent mixture carried out, so you can use the solvent by introducing water vapor, whereby an aqueous solution or Dispersion of the comb polymer receives.
Bevorzugt werden die Kammpolymere in Form einer wässrigen Dispersion oder Lösung gewonnen. Der Feststoffgehalt beträgt vorzugsweise 10 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 65 Gew.-%.Prefers The comb polymers are recovered in the form of an aqueous dispersion or solution. Of the Solid content is preferably 10 to 80 wt .-%, in particular 30 to 65 wt .-%.
Eine
weiteren Ausführungsform
der Erfindung betrifft Kammpolymere, die nach dem Herstellungsverfahren
iii) erhältlich
sind. Hierbei wird ein Homo- oder Copolymer mit einem Kohlenstoffrückgrat,
das am Kohlenstoffrückgrad
freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carboxylgruppen
aufweist, mit Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Z
oder Aminen der Formel HNR-(Alk-O)n-Y-Z
im Sinne einer polymeranalogen Reaktion umgesetzt. Verfahren zur
polymeranalogen Umsetzung von Homo- oder Copolymeren, welche freie Carboxylgruppen
oder esterbildende Derivate von Carboxylgruppen aufweisen, sind
aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
Als Polymere mit freien Carboxylgruppen oder esterbildenden Derivaten freier Carboxylgruppen, insbesondere Anhydrid-Gruppen, kommen beispielsweise Homo- und Copolymere monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren und/oder C4-C8-Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydride, beispielsweise Homo- und Copolymere der Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid in Betracht. Diese Polymere können weitere Monomere M2, z. B. Sulfonsäure-Gruppen tragenden Monomere wie Vinylsulfonsäure, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Methallylsulfonsäure oder deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze, aber auch Monomere M4 und/oder M5, beispielsweise vinylaromatische Monomere oder Olefine, einpolymerisiert enthalten.Examples of polymers having free carboxyl groups or ester-forming derivatives of free carboxyl groups, in particular anhydride groups, are homopolymers and copolymers of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and / or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids or their anhydrides, for example homo- and Copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride into consideration. These polymers may contain other monomers M2, e.g. B. sulfonic acid-carrying monomers such as vinyl sulfonic acid, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, Methallylsulfonsäure or their alkali metal or ammonium salts, but also monomers M4 and / or M5, for example vinyl aromatic monomers or olefins, in copolymerized form.
Geeignete Carboxylgruppen enthaltende Polymerisate sind insbesondere Copolymerisate, die aus
- – 5 bis 100 Gew.-%, insbesondere 50 bis 100 Gew.-% wenigstens einer monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure und/oder C4-C8-Dicarbonsäure bzw. deren Anhydride, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, oder deren Mischungen;
- – 0 bis 95 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.-% monoethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren, wie Vinylsulfonsäure, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Methallylsulfonsäure und/oder deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze
- – und 0 bis 95 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Ester monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren oder C4-C8-Dicarbonsäuren, z. B. Ester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäureester von einwertigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen im Molekül.
- From 5 to 100 wt .-%, in particular 50 to 100 wt .-% of at least one monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid and / or C 4 -C 8 dicarboxylic acid or its anhydrides, in particular acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid or Maleic anhydride, or mixtures thereof;
- 0 to 95% by weight, in particular 0 to 50% by weight, of monoethylenically unsaturated sulfonic acids, such as vinylsulfonic acid, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, methallylsulfonic acid and / or their alkali metal or ammonium salts
- - And 0 to 95 wt .-%, in particular 0 to 50 wt .-% of one or more esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids or C 4 -C 8 dicarboxylic acids, eg. As esters of acrylic acid, methacrylic acid or maleic acid esters of monohydric alcohols having 1 to 8 carbon atoms in the molecule.
Besonders bevorzugte Carboxylgruppen enthaltende Polymerisate sind Homopolymerisate von Acrylsäure und Methacrylsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und Methacrylsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und Vinylsulfonsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und Maleinsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und Maleinsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und einem Ester einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und einem Ester einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie die Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der genannten Copolymerisate.Especially preferred carboxyl-containing polymers are homopolymers of acrylic acid and methacrylic acid, Copolymers of acrylic acid and methacrylic acid, Copolymers of methacrylic acid and vinylsulfonic acid, Copolymers of acrylic acid and maleic acid, Copolymers of methacrylic acid and maleic acid, Copolymers of acrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, copolymers from methacrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid as well the alkali metal or ammonium salts of said copolymers.
Insbesondere werden die Carboxylgruppen enthaltenden Polymere bevorzugt, welche durch radikalische Polymerisation der vorgenannten Monomere in Gegenwart eines der vorgenannten Molekulargewichtsregler erhältlich, insbesondere solche, die durch radikalische Polymerisation in wässriger Lösung in Gegenwart von mindestens 4 Gew.-%, bezogen auf die bei der Polymerisation verwendeten Monomeren, einer wasserlöslichen Schwefelverbindung erhältlich sind, in der der Schwefel die Oxidationszahl +4 hat. Solche wasserlöslichen Schwefelverbindungen sind z. B. Schwefeldioxid, schweflige Säure, Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammoniumsalze der schwefligen Säure oder der dischwefligen Säure, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumformaldehydsulfoxylat, Dialkylsulfite oder deren Mischungen. Von diesen Verbindungen werden insbesondere Kalium-, Ammonium- oder Calciumsulfit, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumdisulfit, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumhydrogensulfit oder deren Mischungen. Wegen weiterer Details zu der Polymerisation wird auf die WO 01/72853 Bezug genommen.Especially the carboxyl-containing polymers are preferred which by radical polymerization of the aforementioned monomers in the presence one of the aforementioned molecular weight regulators available, in particular those obtained by free-radical polymerization in aqueous solution in the presence of at least 4% by weight, based on that in the polymerization used monomers, a water-soluble sulfur compound available are in which the sulfur has the oxidation number +4. Such water-soluble Sulfur compounds are for. Sulfur dioxide, sulfurous acid, alkali metal, Alkaline earth metal and ammonium salts of sulphurous acid or the desulphurous acid, Sodium, potassium, calcium or ammonium formaldehyde sulfoxylate, Dialkyl sulfites or mixtures thereof. In particular, of these compounds Potassium, ammonium or calcium sulphite, sodium, potassium, calcium or ammonium disulphite, sodium, Potassium, calcium or ammonium hydrogen sulfite or mixtures thereof. For further details on the polymerization, reference is made to WO 01/72853 Referenced.
Die Molmasse (Zahlenmittel) dieser Polymere liegt typischerweise im Bereich von 500 bis 100000, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 50000. Besonders bevorzugt werden Homopolymerisate von Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Copolymerisate aus Methacrylsäure und Acrylsäure.The Molar mass (number average) of these polymers is typically in the Range of 500 to 100,000, preferably in the range of 1000 to 50000. Particularly preferred are homopolymers of acrylic acid or methacrylic acid or copolymers of methacrylic acid and acrylic acid.
Spezifische
Beispiele für
Säuregruppen
enthaltende Polymere (die Prozentangaben bedeuten Gewichts-%) sind:
Polyacrylsäure mit
Molgewicht 2000,
Polyacrylsäure
mit Molgewicht 4000,
Polyacrylsäure mit Molgewicht 8000,
Polyacrylsäure mit
Molgewicht 20000,
Copolymer aus 70 % Acrylsäure und 30 % Maleinsäure mit
Molgewicht 70000,
Copolymer aus 50 % Acrylsäure und 50 % Maleinsäure mit
Molgewicht 5000,
Copolymer aus 70 % Methacrylsäure und
30 % Maleinsäure
mit Molgewicht 5000,
Copolymer aus 70 % Acrylsäure und
30 % Methacrylsäure
mit Molgewicht 10000,
Copolymer aus 90 % Acrylsäure und
10 % Vinylsulfonsäure
mit Molgewicht 10000,
Copolymer aus 50 % Acrylsäure und
50 % Methacrylsäure
mit Molgewicht 6000,
Copolymer aus 20 % Acrylsäure und
80 % Methacrylsäure
mit Molgewicht 5000,
Copolymer aus 80 % Acrylsäure und
20 % Methacrylsäure
mit Molgewicht 4000,
Terpolymer aus 40% Acrylsäure, 40%
Methacrylsäure
und 20% Maleinsäure
mit Molgewicht 5000.Specific examples of acid group-containing polymers (percentages are% by weight) are:
Polyacrylic acid with molecular weight 2000,
Polyacrylic acid of molecular weight 4000,
Polyacrylic acid with molecular weight 8000,
Polyacrylic acid with molecular weight 20000,
Copolymer of 70% acrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 70000,
Copolymer of 50% acrylic acid and 50% maleic acid with molecular weight 5000,
Copolymer of 70% methacrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 5000,
Copolymer of 70% acrylic acid and 30% methacrylic acid with molecular weight 10000,
Copolymer of 90% acrylic acid and 10% vinylsulfonic acid with molecular weight 10000,
Copolymer of 50% acrylic acid and 50% methacrylic acid with molecular weight 6000,
Copolymer of 20% acrylic acid and 80% methacrylic acid with molecular weight 5000,
Copolymer of 80% acrylic acid and 20% methacrylic acid with molecular weight 4000,
Terpolymer of 40% acrylic acid, 40% methacrylic acid and 20% maleic acid with molecular weight 5000.
Die hier angegebenen Molgewichte sind jeweils das zahlenmittlere Molekulargewicht.The Molar weights given here are each the number average molecular weight.
Die Umsetzung der Carboxylgruppen enthaltenden Polymere mit den Alkoholen oder Aminen kann in Gegenwart oder auch in Abwesenheit von Katalysatoren erfolgen. Als Katalysatoren verwendet man beispielsweise starke Oxosäuren wie Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Phosphorsäure, phosphorige Säure oder Halogenwasserstoffsäuren wie Chlorwasserstoffsäure. Sofern man bei der Umsetzung eine als Katalysator wirkende Säure einsetzt, so betragen die Mengen bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren und Alkoholen bzw. Aminen.The Reacting the carboxyl-containing polymers with the alcohols or amines can in the presence or even in the absence of catalysts respectively. For example, strong catalysts are used oxo like sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic, Methanesulfonic acid, phosphoric acid, phosphorous Acid or Hydrogen halides like hydrochloric acid. If one uses in the implementation of an acid acting as a catalyst, so the amounts are up to 10 wt .-%, preferably up to 5 wt .-%, based on the total amount of carboxyl group-containing polymers and Alcohols or amines.
Das Gewichtsverhältnis, in dem das Carboxylgruppen enthaltende Polymer und der Alkohole bzw. Amin umgesetzt werden, kann zwischen 99:1 bis 1:99 betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 1:1 bis 5:95 und besonders bevorzugt im Bereich von 3:7 bis 1:9 umgesetzt.The Weight ratio, in which the carboxyl group-containing polymer and the alcohols or amine can be between 99: 1 to 1:99 and is preferably in the range of 1: 1 to 5:95 and especially preferably in the range of 3: 7 to 1: 9 reacted.
Die Umsetzung wird beispielsweise so durchgeführt, dass man die wässrigen Lösungen des Polymeren gegebenenfalls mit einer als Katalysator wirkenden Säure und dem Alkohol oder Amin versetzt und das Wasser abdestilliert. Die Destillation des Wassers aus der Mischung erfolgt meistens unter Atmosphärendruck, kann jedoch auch im Vakuum durchgeführt werden. Oft ist es von Vorteil, wenn während der Destillation ein Gasstrom durch die Reaktionsmischung geleitet wird, um das Wasser und andere flüchtige Anteile rascher zu entfernen. Als Gasstrom kann Luft, Stickstoff oder Wasserdampf verwendet werden. Man kann das Wasser jedoch auch unter vermindertem Druck entfernen und zusätzlich einen Gasstrom durch das Reaktionsgemisch leiten. Um das Wasser aus dem Reaktionsgemisch zu destillieren, muss man der Mischung Energie zuführen. Geeignete Apparate hierfür sind beheizbare Rührkessel, Rührkessel mit außenliegenden Wärmetauschern, Rührkessel mit innenliegenden Wärmetauschern, Dünnschichtverdampfer, Kneter oder Extruder. Das verdampfende Wasser wird über eine Brüdenleitung aus dem Reaktionsmedium abgeführt und in einem Wärmetauscher kondensiert. Es enthält nur geringe Mengen an organischen Inhaltsstoffen und kann über eine Kläranlage entsorgt werden.The Implementation is carried out, for example, so that the aqueous solutions of the polymer optionally with a catalyst acting as Acid and added to the alcohol or amine and distilled off the water. The Distillation of the water from the mixture is usually carried out under Atmospheric pressure, can but also performed in a vacuum become. Often it is advantageous if during distillation a gas stream passed through the reaction mixture to the water and others volatile Remove shares faster. As a gas stream, air, nitrogen or steam. You can also do the water Remove under reduced pressure and in addition a gas flow through direct the reaction mixture. To get the water out of the reaction mixture to distill, you have to add energy to the mixture. suitable Apparatus for this are heatable stirred tanks, stirred tank with outboard Heat exchangers, stirred tank with internal heat exchangers, Thin film evaporator, Kneader or extruder. The evaporating water is over a vapor line removed from the reaction medium and in a heat exchanger condensed. It contains only small amounts of organic ingredients and can over a sewage plant be disposed of.
Im Anschluss oder gleichzeitig mit dem Entfernen von Wasser aus dem Reaktionsgemisch tritt eine Kondensationsreaktion zwischen dem Polymeren und dem Alkohol bzw. Amin ein. Das dabei entstehende Wasser wird ebenfalls aus dem Reaktionsmedium entfernt. Die Umsetzung wird beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 250 °C durchgeführt. Die Temperatur richtet sich dabei nach dem Reaktionsapparat und der Verweilzeit. Wird beispielsweise in einem kontinuierlich betriebenen Extruder oder Dünnschichtverdampfer kondensiert, in denen die Verweilzeit nur wenige Sekunden oder Minuten beträgt, kann man vorteilhafterweise Temperaturen zwischen 150 C und 250 °C anwenden. In diskontinuierlich betriebenen Rührkesseln oder Knetern benötigt man beispielsweise 1 bis 15 Stunden und führt die Kondensation meistens in dem Temperaturbereich von 100 bis 200 °C durch.in the Connecting or simultaneously with the removal of water from the Reaction mixture enters a condensation reaction between the polymer and the alcohol or amine. The resulting water is also removed from the reaction medium. The implementation will be, for example carried out at temperatures in the range of 100 to 250 ° C. The temperature is correct depending on the reactor and the residence time. For example in a continuously operated extruder or thin-film evaporator condenses in which the residence time only a few seconds or minutes is, can be advantageously used temperatures between 150 C and 250 ° C. In discontinuously operated stirred kettles or kneaders you need for example, 1 to 15 hours and leads to condensation most of the time in the temperature range of 100 to 200 ° C by.
In einer Verfahrensvariante kann man zunächst die Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren entwässern und das dabei erhaltene Pulver oder Granulat mit dem Alkohol und/oder Amin kondensieren.In A variant of the method can first be the carboxyl-containing Dehydrate polymers and the resulting powder or granules with the alcohol and / or Amine condense.
Nach der Kondensation wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und gegebenenfalls in Wasser gelöst. Wässrige Lösungen des Reaktionsgemisches können beispielsweise so hergestellt werden, dass man Wasser zu der noch 50 bis 150 °C warmen Reaktionsmasse unter Rühren zufügt oder dass man die bei Temperaturen von 50 bis 150 °C flüssige Reaktionsmasse in Wasser einrührt. Üblicherweise wird soviel Wasser verwendet, dass man eine 20 bis 95 gew.-%ige, vorzugsweise 30 bis 50 gew.-%ige wässrige Lösung des Kammpolymers erhält. Gleichzeitig oder im Anschluss an das Lösen des Kondensationsprodukts kann gegebenenfalls eine Neutralisation der verbliebenen Säuregruppen erfolgen. Als Neutralisationsmittel werden Alkalimetall-, Erdalkalimetalloxide oder Hydroxide in fester Form oder in Form von 10 bis 50 gew.-%igen wässrigen Lösungen oder Aufschlämmungen in Wasser verwendet. Beispiele für geeignete Basen sind Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Caliumhydroxid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid. Je nach Neutralisationsgrad können die wässrigen Lösungen der Kammpolymere pH Werte im Bereich von 1 bis 12 haben.To the condensation is cooled, the reaction mixture and optionally in water solved. Aqueous solutions of the Reaction mixture can For example, be prepared so that you add water to the still 50 to 150 ° C warm reaction mass with stirring inflicts or that the liquid at temperatures of 50 to 150 ° C liquid reaction mass stirred in water. Usually is used so much water that a 20 to 95 wt .-%, preferably 30 to 50 wt .-% aqueous solution of the comb polymer. simultaneously or following the release optionally, the condensation product may be neutralized the remaining acid groups respectively. Neutralizing agents are alkali metal, alkaline earth metal oxides or hydroxides in solid form or in the form of from 10 to 50% by weight aqueous Solutions or slurries used in water. examples for suitable bases are lithium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, Calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, Alumina and aluminum hydroxide. Depending on the degree of neutralization can the watery solutions the comb polymers have pH values in the range of 1 to 12.
Nach der Kondensation kann die Reaktionsmasse auch unverdünnt bleiben. Beim Abkühlen verfestigt sie sich in der Regel zu einer wachsartigen Masse, die leicht wieder aufgeschmolzen werden kann. Daraus ergeben sich Variationen für den Transport. Man kann beispielsweise die Reaktionsmasse in Fässer abfüllen, aus denen das Kondensationsprodukt wieder aufgeschmolzen werden kann. Man kann es auch in geschmolzenem Zustand transportieren und lagern. Es ist aber auch möglich, wässrige Lösung herzustellen und zu handhaben.To the condensation, the reaction mass can remain undiluted. On cooling It usually solidifies into a waxy mass that can easily be melted again. This results in variations for the Transport. For example, you can fill the reaction mass in barrels, from where the condensation product can be melted again. It can also be transported and stored in a molten state. But it is also possible aqueous solution manufacture and handle.
Die wasserfreie Schmelze kann auch mit inerten Pulvern vermischt werden, um rieselfähige Kompaktate zu erhalten. Als inerte Pulver kann beispielsweise Kieselgur, Kieselgel, amorphe Kieselsäure und/oder amorphes Siliciumdioxid verwendet werden.The anhydrous melt can also be mixed with inert powders, to free-flowing To get compacts. As an inert powder, for example diatomaceous earth, Silica gel, amorphous silica and / or amorphous silica.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich hervorragend als Zusatzmittel (Additive) für Zubereitungen mineralischer Bindemittel, insbesondere zur Additivierung zementhaltiger Zubereitungen, wie Beton oder Mörtel und zeichnen sich insbesondere durch überlegene Eigenschaften hinsichtlich ihrer verflüssigenden Wirkung aus.The comb polymers according to the invention are ideal as additives (additives) for preparations mineral binder, in particular for the additive cementitious Preparations, such as concrete or mortar and are characterized in particular by superior properties in terms their liquefying Effect.
Unter Zement ist beispielsweise Portlandzement, Tonerdezement oder vermischter Zement, wie beispielsweise Puzzolanzement, Schlackenzement oder andere Typen zu verstehen. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Kammpolymere für Zementmischungen, die als Zementbestandteile überwiegend und insbesondere zu wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf den Zementbestandteil, Portlandzement enthalten. Die erfindungsgemäßen Kammpolymere werden hierzu in der Regel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zementes in der Zementzubereitung eingesetzt.Under Cement is for example Portland cement, alumina cement or mixed Cement, such as pozzolanic cement, slag cement or to understand other types. In particular, the comb polymers according to the invention are suitable for cement mixtures, predominantly as cement components and in particular at least 80% by weight, based on the cement constituent, Portland cement included. The comb polymers of the invention are for this purpose usually in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of the cement in the cement preparation used.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich außerdem in besondere Weise zur Additivierung von Gips sowie Gips-haltiger Zubereitungen. Die erfindungsgemäßen Kammpolymere werden hierzu in der Regel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gips in der Gipszubereitung eingesetzt.The comb polymers according to the invention are also suitable in a special way for the addition of gypsum and gypsum-containing Preparations. The comb polymers of the invention are in this case usually in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of Plaster used in the plaster preparation.
Die Kammpolymere können in fester Form oder als wässrige Lösung zu der gebrauchsfertigen Zubereitung des mineralischen Bindemittels gegeben werden. Auch kann man in fester Form vorliegende Kammpolymer mit dem mineralischen Bindemittel formulieren und hieraus die gebrauchsfertigen zementhaltigen Zubereitungen zubereiten. Vorzugsweise wird das Kammpolymer in flüssiger, d. h. gelöster emulgierter oder suspendierter Form, beispielsweise in Form der Polymerisationslösung, bei der Herstellung der Zubereitung, also beim Anmachen, eingesetzt.The Comb polymers can in solid form or as aqueous solution to the ready-to-use preparation of the mineral binder are given. Also can be present in solid form comb polymer Formulate with the mineral binder and from there the ready to use Prepare cementitious preparations. Preferably, the comb polymer in liquid, d. H. dissolved emulsified or suspended form, for example in the form of polymerization, used in the preparation of the preparation, so when Anmachen.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere können auch in Kombination mit den bekannten Betonfließmitteln und/oder Betonverflüssigern auf Basis von Naphthalinformaldehyd-Kondensat-Sulfonat, Melaminformaldehyd-Kondensaten-Sulfonat, Phenolsulfonsäure-Formaldehydkondensat, Ligninsulfonaten und Gluconaten eingesetzt werden. Weiterhin können sie zusammen mit Cellulosen, z. B. Alkyl- bzw. Hydroxyalkylcellulosen, Stärken oder Stärkederivaten eingesetzt werden. Auch können sie in Kombination mit hochmolekularen Polyethylenoxiden (gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 100000 bis 8000000) verwendet werden.The comb polymers according to the invention can also be used in combination with the known concrete flow improvers and / or concrete liquefiers based on naphthalene-formaldehyde condensate sulfonate, melamine-formaldehyde condensate sulfonate, phenolsulfonic acid-formaldehyde condensate, lignosulfonates and gluconates. Furthermore, together with celluloses, e.g. As alkyl or hydroxyalkyl celluloses, starches or starch derivatives are used. Also, they may be used in combination with high molecular weight polyethylene oxides (weight-average molecular weight M w in the range of 100,000 to 8,000,000).
Weiterhin können der Zubereitung des mineralischen Bindemittels übliche Additive wie Luftporenbildner, Expansionsmittel, Hydrophobiermittel, Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, Frostschutzmittel, Dichtungsmittel, Pigmente, Korrosionsinhibitoren, Fließmittel, Einpresshilfen, Stabilisierer oder Mikrohohlkugeln zugemischt werden. Solche Additive sind beispielsweise in der EN 934 beschrieben.Farther can the preparation of the mineral binder conventional additives such as air entraining agents, Expansion agents, water repellents, retardants, setting accelerators, Antifreeze, sealants, pigments, corrosion inhibitors, Flow agents, Einpresshilfen, stabilizers or hollow microspheres are mixed. Such additives are described for example in EN 934.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Kammpolymere auch zusammen mit filmbildenden Polymerisaten verwendet werden. Hierunter sind solche Polymerisate zu verstehen deren Glasübergangstemperatur ≤ 65 °C, vorzugsweise ≤ 50 °C, besonders bevorzugt ≤ 25 °C und ganz besonders bevorzugt ≤ 0 °C ist. Anhand der von Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser.II) 1, 1956, 123 aufgestellten Beziehung zwischen Glasübergangstemperatur von Homopolymerisaten und der Glasüberganstemperatur von Copolymeren ist der Fachmann in der Lage, geeignete Polymere auszuwählen.Basically, the comb polymers according to the invention also be used together with film-forming polymers. These are to be understood as meaning those polymers whose glass transition temperature ≦ 65 ° C., preferably ≦ 50 ° C., especially preferably ≤ 25 ° C and completely particularly preferably ≦ 0 ° C is. Based Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser.II) 1, 1956, 123 established relationship between glass transition temperature of homopolymers and the glass transition temperature of copolymers, one skilled in the art will be able to find suitable polymers select.
Beispiele für geeignete Polymerisate sind die für diesem Zweck im Handel befindlichen Styrol-Butadien-Polymerisate und Styrol-Acrylate (siehe z. B. H. Lutz in D. Distler (Herausgeber), "Wässrige Polymerdispersionen" Wiley-VCH, Weinheim 1999, Kap. 10.3 und 10.4, S. 230-252).Examples for suitable Polymers are the for for this purpose commercially available styrene-butadiene polymers and styrene-acrylates (see, for example, H. Lutz in D. Distler (Editor), "Aqueous Polymer Dispersions" Wiley-VCH, Weinheim 1999, chap. 10.3 and 10.4, pp. 230-252).
Weiterhin ist es oftmals von Vorteil, wenn man die erfindungsgemäßen Kammpolymere gemeinsam mit Antischaummitteln verwendet. Hierdurch wird verhindert, dass beim Zubereiten der gebrauchsfertigen mineralischen Baustoffe zu viel Luft in Form von Luftporen in den Beton eingetragen werden, welche die Festigkeit des abgebundenen mineralischen Baustoffs herabsetzen würden. Geeignete Antischaummittelumfassen insbesondere Antimschaummittel auf Polyalyklenoxidbasis, Trialkylphosphate, wie Tributylphosphat und Silikon-basierende Entschäumer. Ebenfalls geeignet sind die Ethoxylierungsprodukte und die Propoxylierungsprodukte von Alkoholen mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen. Ebenfalls geeignet sind die Diester von Alkylenglykolen bzw. Polyalkylenglykolen sowie weitere übliche Antischaummittel. Antischaummittel werden üblicherweise in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Kammpolymere verwendet.Furthermore, it is often advantageous to use the comb polymers according to the invention together with antifoams. This prevents that when preparing the ready-to-use mineral building materials too much air in the form of air pores are introduced into the concrete, which would reduce the strength of the hardened mineral building material. Suitable antifoaming agents include, in particular, polyalkylene oxide-based antifoam agents, trialkyl phosphates such as tributyl phosphate, and silicone-based antifoams. Also suitable are the ethoxylation products and the propoxylation products of alcohols having from 10 to 20 carbon atoms. Also suitable are the diesters of alkylene kolen or polyalkylene glycols and other conventional antifoams. Antifoams are usually used in amounts of from 0.05% to 10%, and preferably from 0.5% to 5% by weight, based on the comb polymers.
Die Antischaummittel können auf verschieden Weise mit dem Polymer kombiniert werden. Liegt das Polymer beispielsweise als wässrige Lösung vor, kann das Antischaummittel fest oder gelöst zu der Lösung des Kammpolymeren zugegeben werden. Ist das Antischaummittel in der wässrigen Polymerlösung nicht löslich, dann können Emulgatoren oder Schutzkolloide zu seiner Stabilisierung zugesetzt werden.The Antifoam agents can be combined in various ways with the polymer. Is the polymer for example as aqueous solution before, the antifoaming agent may be added solid or dissolved to the solution of the comb polymer become. Is the defoamer in the aqueous polymer solution not soluble, then can Emulsifiers or protective colloids added to its stabilization become.
Liegt das Kammpolymer in Form eines Feststoffes, wie er z. B. aus einer Sprühtrocknung oder Sprühwirbelschichtgranulierung hervorgeht, so kann das Antischaummittel als Feststoff zugemischt werden oder aber beim Sprühtrocknungsprozess oder Sprühgranulierungsprozess gemeinsam mit dem Polymeren konfektioniert werden.Lies the comb polymer in the form of a solid, as z. B. from a Spray drying or spray fluidized bed granulation shows, the antifoam agent may be mixed as a solid or during the spray drying process or spray granulation process be assembled together with the polymer.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen.The The following examples are intended to illustrate the invention.
Analytik:analytics:
a) Bestimmung des K-Wertes:a) Determination of the K value:
Die K-Werte der wässrigen Natriumsalzlösungen der Copolymerisate wurden nach H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Band 13, 58-64 und 71-74 (1932) in wässriger Lösung bei einem pH-Wert von 7, einer Temperatur von 25 °C und einer Polymerkonzentration des Natriumsalzes des Copolymerisats von 1 Gew.-% bestimmt.The K values of the aqueous Sodium salt solutions the copolymers were prepared according to H. Fikentscher, Cellulose Chemistry, Vol. 13, 58-64 and 71-74 (1932) in aqueous solution at pH of 7, a temperature of 25 ° C and a polymer concentration of the sodium salt of the copolymer of 1% by weight.
b) Bestimmung des Feststoffgehaltes:b) Determination of the solids content:
Die Bestimmung erfolgt mittels dem Analysengerät MA30 der Firma Satorius. Hierzu wird in eine Aluminiumschale eine definierte Menge der Probe (ca. 0,5 bis 1 g) eingewogen und bis zur Gewichtskonstanz bei 90 °C getrocknet. Der prozentuale Feststoffgehalt (FG) errechnet sich wie folgt: FG = Auswaage × 100/Einwaage [Gew.-%].The Determination by means of the MA30 analyzer from Satorius. For this purpose, in an aluminum dish, a defined amount of the sample Weighed out (about 0.5 to 1 g) and dried to constant weight at 90 ° C. The percentage solids (FG) is calculated as follows: FG = Weighing × 100 / Weighing [Wt .-%].
c) Molekulargewichtsbestimmung:c) Molecular weight determination:
Die Bestimmung der zahlenmittleren und gewichtsmittleren Molekulargewichtes erfolgte durch Gel-Permeations- Chromatographie (=GPC) mit wässrigen Elutionsmitteln.The Determination of number average and weight average molecular weight was carried out by gel permeation chromatography (= GPC) with aqueous Eluents.
Die
GPC wurde mit einer Gerätekombination
der Firma Agilent (Serie 1100) durchgeführt. Diese umfasst:
Als Eluent dient im Falle von in Wasser gelösten Polymeren ein 0,08 mol/L TRIS-Puffer (pH=7,0) in destilliertem Wasser + 0,15 mol/L Chlorid-Ionen aus NaCl und HCl.When Eluent is 0.08 mol / L in the case of polymers dissolved in water TRIS buffer (pH = 7.0) in distilled water + 0.15 mol / L chloride ions from NaCl and HCl.
Die Trennung fand in einer Trennsäulenkombination statt. Verwendet werden die Säulen Nr. 787 und 788 (je 8 × 30 mm) der Firma PSS mit Trennmaterial GRAL BIO linear. Die Durchflussgeschwindigkeit betrug 0,8 mL/min bei einer Säulen-Temperatur von 23 °C.The Separation took place in a separation column combination instead of. The columns are used No. 787 and 788 (each 8 × 30 mm) from PSS with separating material GRAL BIO linear. The flow rate was 0.8 mL / min at a column temperature of 23 ° C.
Die Kalibrierung erfolgt mit Polyethylenoxid-Standards der Fa. PPS mit Molekulargewichten von M = 194 – 1700000 [mol/g].The Calibration is carried out with polyethylene oxide standards from PPS Molecular weights of M = 194 - 1700000 [Mol / g].
d) Herstellung von Alkoholen der Formel HO-(Alk-O)n-Y-Zd) Preparation of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ
Herstellungsbeispiel 1: Alkohol HO-(CH2CH2O)20-CH2CH2-(Morpholin-4-yl)Preparation Example 1: alcohol HO- (CH 2 CH 2 O) 20 -CH 2 CH 2 - (morpholin-4-yl)
In einem 1L-Druckkessel mit 2 Propellerrührern (Durchmesser 30/50 mm) wurden 98,3 g N-(2-Hydroxyethyl)morpholin und 0,87 g Kaliumhydroxid vorgelegt. Der Kessel wurde auf 9 mbar evakuiert und 1 h bei 80 °C Innentemperatur entwässert. Danach wurde mit Stickstoff belüftet, auf 0,5 bar inertisiert und unter Rühren über einen Zeitraum von 5,7 h und einer Innentemperatur von 120 °C 660,8 g Ethylenoxid zudosiert. Der Ansatz wurde bei 120 °C 1 h nachgerührt und auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Danach wurde bei Normaldruck auf 100 °C aufgeheizt, auf 100 mbar evakuiert und 30 min bei 100 mbar mit Stickstoff gestrippt.In a 1L pressure vessel with 2 propeller stirrers (diameter 30/50 mm) were 98.3 g of N- (2-hydroxyethyl) morpholine and 0.87 g of potassium hydroxide submitted. The kettle was evacuated to 9 mbar and 1 h at 80 ° C internal temperature dewatered. Then it was aerated with nitrogen, inertized to 0.5 bar and with stirring over a period of 5.7 h and an internal temperature of 120 ° C 660.8 g of ethylene oxide added. The batch was at 120 ° C Stirred for 1 h and cooled to room temperature and relaxed. Thereafter, at normal pressure was heated to 100 ° C, evacuated to 100 mbar and stripped with nitrogen at 100 mbar for 30 min.
Anschließend wurde erneut mit Stickstoff belüftet, auf < 80 °C abgekühlt und mit 0,81 g Essigsäure neutralisiert. Dabei wurden insgesamt 760 g des Alkohols mit einer OH-Zahl von 61,8 erhalten.Subsequently was ventilated again with nitrogen, cooled to <80 ° C and neutralized with 0.81 g of acetic acid. A total of 760 g of the alcohol having an OH number of 61.8 received.
Herstellungsbeispiel 2: Alkohol HO-(CH2CH2O)112-CH2CH2-(Morpholin-4-yl)Preparation Example 2: Alcohol HO- (CH 2 CH 2 O) 112 -CH 2 CH 2 - (morpholin-4-yl)
Es wurde wie bei der Herstellungsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden nur 19,7 g N-(2-Hydroxyethyl)morpholin vorgelegt und insgesamt 740,0 g Ethylenoxid in 6,6 h zudosiert. Man erhielt 755 g den Alkohol mit einer OH-Zahl von 11,4.It was the same as in Preparation Example 1, but were presented only 19.7 g of N- (2-hydroxyethyl) morpholine and a total of 740.0 Ethylene oxide metered in 6.6 h. 755 g of the alcohol were taken an OH number of 11.4.
Herstellungsbeispiel 3: Alkohol HO-(CH2CH2O)20-CH2CH2-(Pyrrolidin-2-on-1-yl)Preparation Example 3: Alcohol HO- (CH 2 CH 2 O) 20 -CH 2 CH 2 - (pyrrolidin-2-one-1-yl)
Es wurde wie bei Herstellungsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 105,9 g N-(2-Hydroxyethyl)pyrrolidin-2-on vorgelegt und insgesamt 660,8 g Ethylenoxid in 5,7 h zudosiert. Man erhielt 766 g des Alkohols mit einer OH-Zahl von 60,1.It was carried out as in Preparation Example 1, but 105.9 g N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidin-2-one and a total of 660.8 Ethylene oxide metered in 5.7 h. 766 g of the alcohol were obtained with an OH number of 60.1.
e) Herstellung von Monomeren M1:e) Preparation of monomers M1:
Vergleichsbeispiel 1) Herstellung des Methacrylsäureesters von Methylpolyethylenglykol (M = 3000 g/Mol)Comparative Example 1) Preparation of methacrylic acid ester of methyl polyethylene glycol (M = 3000 g / mol)
In einen 1-I-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Gaseinleitung, Rückflusskühler und Tropftrichter wurden 601,2 g Methylpolyethylenglykol (M = 3000 g/Mol), 190 mg 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylpenol, 19,0 mg 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 3,3 g Natriumcarbonat (wasserfrei) vorgelegt. Die Mischung wurde unter Einleitung von Luft auf 80 °C erwärmt. Dann gab man 38,5 g Methacrylsäureanhydrid zu und ließ 3 Stunden bei 80 °C reagieren. Nach Verdünnen mit 346,4 g Wasser und Abkühlen auf Raumtemperatur erhielt man ca. 970 g einer wässrigen Lösung des Esters der Methacrylsäure zusammen mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1:1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,9.In a 1 l glass reactor with anchor stirrer, Thermometer, gas inlet, reflux condenser and Dropping funnels were 601.2 g of methyl polyethylene glycol (M = 3000 g / mol), 190 mg of 2,6-di-tert-butyl-4-methylpenol, 19.0 mg of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and 3.3 g of sodium carbonate (anhydrous). The mixture was while introducing air at 80 ° C heated. Then, 38.5 g of methacrylic anhydride were added and let 3 Hours at 80 ° C react. After dilution with 346.4 g of water and cooling At room temperature was about 970 g of an aqueous solution of the ester of methacrylic acid together with methacrylic acid in molar ratio 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.9.
Vergleichsbeispiel 2) Herstellung des Methacrylsäureesters von Methylpolyethylenglykol (M = 1000 g/Mol)Comparative Example 2) Preparation of methacrylic acid ester of methyl polyethylene glycol (M = 1000 g / mol)
In einem 1-I-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Gaseinleitung, Rückflusskühler und Tropftrichter wurden 350 g Methylpolyethylenglykol (M = 1000 g/Mol), 0,315 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylpenol, 31 mg 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 5,56 g Natriumcarbonat (wasserfrei) vorgelegt. Die Mischung wurde unter Einleitung von Luft auf 80 °C erwärmt. Dann gab man 57,74 g Methacrylsäureanhydrid zu und ließ 3 Stunden bei 80 °C reagieren. Danach wurden 225,4 g Wasser zugegeben und man ließ auf Raumtemperatur abkühlen. Man erhielt eine wässrige Lösung des Esters der Methacrylsäure zusammen mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1:1 mit einem Feststoffgehalt von 65 %.In a 1 l glass reactor with anchor stirrer, Thermometer, gas inlet, reflux condenser and Dropping funnels were 350 g of methyl polyethylene glycol (M = 1000 g / mol), 0.315 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylpenol, 31 mg of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and 5.56 g of sodium carbonate (anhydrous) submitted. The mixture was heated to 80 ° C while introducing air. Then 57.74 g of methacrylic anhydride were added and let 3 Hours at 80 ° C react. Thereafter, 225.4 g of water were added and allowed to reach room temperature cooling down. An aqueous solution was obtained solution the ester of methacrylic acid together with methacrylic acid in molar ratio 1: 1 with a solids content of 65%.
Beispiel 1: Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 1Example 1: Preparation of methacrylic acid ester of the alcohol from Preparation Example 1
Es wurde wie bei Vergleichsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 50,0 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 1 mit 69,9 g Methacrylsäureanhydrid (90%ig) in Gegenwart von 0,035 g 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 0,35 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und in Abwesenheit von Natriumcarbonat umgesetzt. Nach Verdünnen mit 118,0 g Wasser erhielt man ca. 230 g einer wässrigen Lösung des Esters im Gemisch mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1:1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,8.It The procedure was as in Comparative Example 1, but were 50.0 g of the alcohol from Preparation Example 1 with 69.9 g of methacrylic anhydride (90%) in the presence of 0.035 g of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and 0.35 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol and in the absence implemented by sodium carbonate. After dilution with 118.0 g of water About 230 g of an aqueous solution of the ester in a mixture with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.8.
Beispiel 2: Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 2Example 2: Preparation of methacrylic acid ester of the alcohol from Preparation Example 2
Es wurde wie bei Vergleichsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 625,7 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 2 mit 28,4 g Methacrylsäureanhydrid (90%ig) in Gegenwart von 0,014 g 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 0,14 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und in Abwesenheit von Natriumcarbonat umgesetzt. Nach Verdünnen mit 352,3 g Wasser erhielt man ca. 1 kg einer wässrigen Lösung des Esters im Gemisch mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1:1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,9.The procedure was as in Comparative Example 1, but 625.7 g of the alcohol were from Herstel Example 2 with 28.4 g of methacrylic anhydride (90%) in the presence of 0.014 g of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl and 0.14 g of 2,6-di- tert-butyl-4-methylphenol and reacted in the absence of sodium carbonate. After dilution with 352.3 g of water, about 1 kg of an aqueous solution of the ester in a mixture with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.9.
Beispiel 3: Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 3Example 3: Production of methacrylic acid ester of the alcohol from Preparation Example 3
In einem 1I-Rührgefäß mit Stickstoffeinleitung und Wasserabscheider wurden 200,0 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 3, 79,3 g Methacrylsäure, 3,4 g p-Toluolsulfonsäure, 0,15 g Phenothiazin und 55,9 g Toluol vorgelegt und unter Rühren und Stickstoff mit 140 °C Badtemperatur aufgeheizt. Unter Rückfluss wurde 7 h verestert und dabei das entstehende Reaktionswasser abgetrennt. Nach dem Abkühlen erhielt man ca. 330 g einer toluolischen Lösung von des Esters im Gemisch mit überschüssiger Methacrylsäure im Molverhältnis 1:3,3.In a 1I stirred vessel with nitrogen inlet and water separators were 200.0 g of the alcohol from Preparation Example 3, 79.3 g of methacrylic acid, 3.4 g of p-toluenesulfonic acid, 0.15 g of phenothiazine and 55.9 g of toluene are introduced and stirred Nitrogen at 140 ° C Bath temperature heated up. Under reflux was esterified for 7 h and thereby separating the resulting reaction water. After cooling, received About 330 g of a toluene solution of the ester in a mixture with excess methacrylic acid in a molar ratio of 1: 3.3.
f) Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymeref) Preparation of the comb polymers of the invention
Beispiel 4: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 1Example 4: Preparation of the polymer according to the invention 1
In einem 1I-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Stickstoff-Einleitung, Toluolabscheider und mehreren Zulaufgefäßen wurden 298,7 g Wasser vorgelegt und auf 100 °C erhitzt. Unter Einleiten von Stickstoff wurden dann unter Rückfluss und Rühren gleichzeitig beginnend die Zuläufe 1 und 3 innerhalb 5 h, Zulauf 2 in 5,25 h kontinuierlich mit gleichbleibender Zugaberate zudosiert. Dabei wurde das mit Zulauf 1 eingetragene Toluol kontinuierlich am Abscheider abgetrennt. Um die Copolymerisation zu vervollständigen ließ man nach Beendigung der Zuläufe noch 1 Stunde nachpolymerisieren, kühlte den Reaktorinhalt dann ab und neutralisierte mit 25 gew.-%iger Natronlauge.In a 1 l glass reactor with anchor stirrer, Thermometer, nitrogen inlet, toluene separator and several Feed vessels were Submitted 298.7 g of water and heated to 100 ° C. Under initiation of Nitrogen then refluxed and stirring at the same time starting the feeds 1 and 3 within 5 h, feed 2 in 5.25 h continuously with constant Addition rate added. It was registered with feed 1 Toluene continuously separated at the separator. To the copolymerization to complete let one go after Termination of feeds Polymerize for a further 1 hour, then cooled the reactor contents and neutralized with 25 wt .-% sodium hydroxide solution.
Die
erhaltene Lösung
hatte einen Feststoffgehalt: von 34,1 Gew.-% und einen pH-Wert von
6,8. Der K-Wert des Polymerisats lag bei 37,0.
Zulauf 1: 224,7
g des Esters aus Beispiel 3 (toluolische Lösung).
Zulauf 2: 2,9 g
Natriumperoxodisulfat gelöst
in 39,1 g Wasser.
Zulauf 3: 17,0 g 40 gew.-%ige wässrige Natriumbisulfitlösung.The resulting solution had a solids content of 34.1% by weight and a pH of 6.8. The K value of the polymer was 37.0.
Feed 1: 224.7 g of the ester from Example 3 (toluene solution).
Feed 2: 2.9 g of sodium peroxodisulfate dissolved in 39.1 g of water.
Feed 3: 17.0 g of 40% strength by weight aqueous sodium bisulfite solution.
Beispiel 5: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 2Example 5: Preparation of the polymer according to the invention 2
Man
führte
die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 241,9 g Wasser
vorlegte und die Zuläufe
1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.
Zulauf 1: 366
g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 5,8 g Methacrylsäure und
0,4 g Mercaptoethanol.
Zulauf 2: 21,0 g einer 7,5 gew.-%igen
Lösung
von Natriumperoxodisulfat in Wasser.The polymerization was carried out as in Example 4, to give 241.9 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Feed 1: 366 g of the reaction mixture from Example 2 (65% by weight), 5.8 g of methacrylic acid and 0.4 g of mercaptoethanol.
Feed 2: 21.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.Of the pH value and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are given in Table 1.
Beispiel 6: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 3Example 6: Preparation of the polymer according to the invention 3
Man
führte
die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 224,6 g Wasser
vorlegte und die Zuläufe
1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.
Zulauf 1: 341,5
g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 12,9 g Methacrylsäure und
1,0 g Mercaptoethanol.
Zulauf 2: 30,0 g einer 7,5 gew.-%igen
Lösung
von Natriumperoxodisulfat in Wasser.The polymerization was carried out as in Example 4, to give 224.6 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Feed 1: 341.5 g of the reaction mixture from Example 2 (65% by weight), 12.9 g of methacrylic acid and 1.0 g of mercaptoethanol.
Feed 2: 30.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.Of the pH value and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are given in Table 1.
Beispiel 7: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 4Example 7: Preparation of the polymer according to the invention 4
Man
führte
die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 388,3 g Wasser
vorlegte und die Zuläufe
1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.
Zulauf 1: 248,7
g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 69,8 g der
Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 2 (65 gew.-%ig), 22,7 g
Methacrylsäure
und 1,7 g Mercaptoethanol.
Zulauf 2: 42,0 g einer 7,5 gew.%igen
Lösung
von Natriumperoxodisulfat in Wasser.The polymerization was carried out as in Example 4 to give 388.3 g of water and feeds 1 and 2 had the following composition.
Feed 1: 248.7 g of the reaction mixture from Example 2 (65% strength by weight), 69.8 g of the reaction mixture from Ver Example 2 (65% by weight), 22.7 g of methacrylic acid and 1.7 g of mercaptoethanol.
Feed 2: 42.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.Of the pH value and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are given in Table 1.
Beispiel 8: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 5Example 8: Preparation of the polymer according to the invention 5
Man
führte
die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 279,8 g Wasser
vorlegte und die Zuläufe
1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.
Zulauf 1: 123,4
g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 89,1 g der
Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 1 (65 gew.-%ig), 34,6 g
der Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 2 (65 gew.-%ig), 22,7
g Methacrylsäure
und 0,7 g Mercaptoethanol.
Zulauf 2: 25,7 g einer 7,5 gew.-%igen
Lösung
von Natriumperoxodisulfat in Wasser.The polymerization was carried out as in Example 4, to give 279.8 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Feed 1: 123.4 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 89.1 g of the reaction mixture from Comparative Example 1 (65 wt .-%), 34.6 g of the reaction mixture from Comparative Example 2 (65 % by weight), 22.7 g of methacrylic acid and 0.7 g of mercaptoethanol.
Feed 2: 25.7 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1: The pH and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are shown in Table 1. Table 1:
g) Bestimmung der verflüssigenden Wirkung der erfindungsgemäßen Kammpolymere 1 bis 5g) Determination of the liquefying Effect of the comb polymers according to the invention 1 to 5
Apparatur:Apparatus:
- Zwei 300 ml-Kunststoff-Becher und ein Rührmotor mit Propeller-Rührer. Für die Auswertung den Kegelstumpf-Prüfkörper (Innendurchmesser Basis 3,5 cm/Spitze 2 cm, Höhe 6 cm), eine Glasplatte und ein 5 mm breiter Spatel.Two 300 ml plastic cups and a stirring motor with propeller stirrer. For the evaluation the truncated cone test specimen (inner diameter Base 3.5 cm / top 2 cm, height 6 cm), a glass plate and a 5 mm wide spatula.
Ansatz:Approach:
- 0,20 g Polymer (berechnet auf 100 Gew.-%)0.20 g of polymer (calculated at 100% by weight)
- 36,00 g VE-Wasser (inkl. Wasseranteil der jeweiligen Polymerlösung)36.00 g of demineralised water (including water content of the respective polymer solution)
- 100,00 g Zement CEM I 32,5 R (HeidelbergCement, Werk Leimen)100.00 g cement CEM I 32.5 R (HeidelbergCement, Leimen plant)
Vorgehensweise:Method:
Den Zement in den einen Becher abwiegen, im zweiten das Polymer mit der angegebenen Wassermenge verdünnen. Den Zement zur verdünnten Polymerlösung geben und bei 500 U/min 1 min durchrühren. Den modifizierten Zementleim 3 min ruhen lassen, anschließend 15 s aufrühren und innerhalb von 45 s in den Kegelstumpf einfüllen. Mit dem Spatel 2x lateral und 5x vertikal entlüften, evtl. wieder auffüllen und glatt streichen. Den Prüfkörper genau 5 min nach Mischungsbeginn zügig abheben und 10 Sekunden nachtropfen lassen. Den horizontalen und vertikalen Durchmesser des Zementleim-Kuchens abmessen und von beiden Messwerten den Mittelwert bilden.The Weigh the cement into one beaker and the second with the polymer Dilute the specified amount of water. The cement to the diluted polymer solution stir and stir at 500 rpm for 1 min. The modified cement paste Let it rest for 3 minutes, then Stir for 15 s and fill in the truncated cone within 45 s. With the spatula 2x lateral and vent 5x vertically, possibly refill and smooth it out. The test specimen exactly 5 minutes after the beginning of the mixture lift off and let drip off for 10 seconds. The horizontal and measure the vertical diameter of the cement paste cake and from both readings to form the mean.
Es wurden folgende Messwerte erhalten: The following measured values were obtained:
Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Polymere gute bis sehr gute Verflüssigungswirkung im Zementleim zeigen.The Results show that the polymers according to the invention are good to very good good liquefaction effect show in the cement paste.
Claims (25)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005053019A DE102005053019A1 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
KR1020087013662A KR20080075158A (en) | 2005-11-07 | 2006-11-06 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
JP2008539420A JP4944895B2 (en) | 2005-11-07 | 2006-11-06 | Comb polymers and their use as additives in the preparation of inorganic binders |
US12/092,586 US8022120B2 (en) | 2005-11-07 | 2006-11-06 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
EP06819275A EP1948573A2 (en) | 2005-11-07 | 2006-11-06 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
PCT/EP2006/068143 WO2007051858A2 (en) | 2005-11-07 | 2006-11-06 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005053019A DE102005053019A1 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005053019A1 true DE102005053019A1 (en) | 2007-05-10 |
Family
ID=37949876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005053019A Withdrawn DE102005053019A1 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8022120B2 (en) |
EP (1) | EP1948573A2 (en) |
JP (1) | JP4944895B2 (en) |
KR (1) | KR20080075158A (en) |
DE (1) | DE102005053019A1 (en) |
WO (1) | WO2007051858A2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009095734A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Italcementi S.P.A. | Solid mixture and coating based on a sulfo-aluminous or sulfo-ferroaluminous clinker and cementitious-based pipes thus coated |
EP2298711A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-23 | Sika Technology AG | Compound and method for producing sand-lime brick |
RU2448922C1 (en) * | 2008-01-31 | 2012-04-27 | Итальчементи С.п.А. | Solid mixture and coating based on sulpho-aluminate or sulpho-ferroaluminate clinker and cement-based tube coated with said coating |
EP2468698A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Sika Technology AG | Magnesia cement |
EP2468697A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Sika Technology AG | Magnesium screed |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090096514A (en) * | 2006-12-08 | 2009-09-10 | 바스프 에스이 | Method for producing polymerizable carboxylic acid esters having alkoxy groups |
US20100288167A1 (en) * | 2008-02-01 | 2010-11-18 | Wurm David B | Low diol content monofunctional alkoxypolyalkylene glycols and process for producing them |
EP2090596A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-19 | Construction Research and Technology GmbH | Copolymer with polyether side chains and hydroxyalkyl and acid building blocks |
US7973110B2 (en) * | 2008-06-16 | 2011-07-05 | Construction Research & Technology Gmbh | Copolymer synthesis process |
EP2535362A1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | Sika Technology AG | Comb polymers as dispersing agents for alkali-activated binders |
JP6165756B2 (en) | 2011-11-11 | 2017-07-19 | ローム アンド ハース カンパニーRohm And Haas Company | Polymethacrylic anhydride telomer |
US9365657B2 (en) | 2011-11-11 | 2016-06-14 | Rohm And Haas Company | Small particle size telomers of methacrylic acid or anhydride |
EP2778183B1 (en) | 2013-03-15 | 2015-04-29 | Rohm and Haas Company | Polymethacrylic acid anhydride telomers |
AU2015208371A1 (en) * | 2014-01-22 | 2016-08-11 | Basf Se | Binder composition |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3651029A (en) * | 1968-08-26 | 1972-03-21 | Sanyo Chemical Ind Ltd | Lubricating oil additives |
US4760152A (en) | 1987-03-02 | 1988-07-26 | Gaf Corporation | Pyrrolidonyl acrylate block polymers |
JPH01226757A (en) | 1988-03-04 | 1989-09-11 | Takemoto Oil & Fat Co Ltd | Dispersing agent for cement |
CA2091310A1 (en) | 1992-03-11 | 1993-09-12 | Hideo Koyata | Concrete composition having high flowability |
DE69422062T2 (en) | 1993-09-29 | 2000-05-25 | W.R. Grace & Co.-Conn., New York | COMPOSITION FOR IMPROVING THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CEMENT-BASED PRODUCTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
WO1995011204A1 (en) | 1993-10-21 | 1995-04-27 | Chichibu Onoda Cement Corporation | Self-leveling water-base composition |
JP3376183B2 (en) | 1994-09-29 | 2003-02-10 | キヤノン株式会社 | Aqueous ink for ink jet, ink jet recording method and bleed mitigation method |
US5840114A (en) | 1995-06-21 | 1998-11-24 | W. R. Grace & Co.-Conn. | High early-strength-enhancing admixture for precast hydraulic cement and compositions containing same |
MY114306A (en) | 1995-07-13 | 2002-09-30 | Mbt Holding Ag | Cement dispersant method for production thereof and cement composition using dispersant |
KR100247527B1 (en) | 1996-04-03 | 2000-03-15 | 겐지 아이다 | Cement dispersing method and cement composition |
US6384111B1 (en) | 1996-12-20 | 2002-05-07 | Basf Aktiengesellschaft | Polymers containing carboxyl groups and polyalkylene ether side- chains as additives in mineral building materials |
ATE557046T1 (en) * | 2000-03-22 | 2012-05-15 | Sika Technology Ag | CEMENT DISPERSING POLYMERS FOR SELF-COMPACTING CONCRETE WITH HIGH FLOWABILITY AND HIGH STRENGTH |
FR2807045B1 (en) | 2000-03-31 | 2004-02-27 | Atofina | WATER-SOLUBLE ACRYLIC COPOLYMERS AND THEIR USE AS FLUIDIFIERS OR DISPERSANTS |
FR2853646B1 (en) | 2003-04-11 | 2007-07-06 | Chryso Sas | USE OF DISPERSANTS TO ENHANCE THE MAINTENANCE OF CONCRETE FLUIDITY |
-
2005
- 2005-11-07 DE DE102005053019A patent/DE102005053019A1/en not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-11-06 US US12/092,586 patent/US8022120B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-06 EP EP06819275A patent/EP1948573A2/en not_active Withdrawn
- 2006-11-06 WO PCT/EP2006/068143 patent/WO2007051858A2/en active Application Filing
- 2006-11-06 JP JP2008539420A patent/JP4944895B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-06 KR KR1020087013662A patent/KR20080075158A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448922C1 (en) * | 2008-01-31 | 2012-04-27 | Итальчементи С.п.А. | Solid mixture and coating based on sulpho-aluminate or sulpho-ferroaluminate clinker and cement-based tube coated with said coating |
CN101959828A (en) * | 2008-01-31 | 2011-01-26 | 意大利水泥股份公司 | Solid mixture and coating based on a sulfo-aluminous or sulfo-ferroaluminous clinker and cementitious-based pipes thus coated |
US8618195B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-12-31 | Italcementi S.P.A. | Solid mixture and coating based on a sulfo-aluminous or sulfo-ferroaluminous clinker and cementitious-based pipes thus coated |
WO2009095734A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Italcementi S.P.A. | Solid mixture and coating based on a sulfo-aluminous or sulfo-ferroaluminous clinker and cementitious-based pipes thus coated |
CN102666428A (en) * | 2009-09-21 | 2012-09-12 | Sika技术股份公司 | Composition and method for producing lime sand brick |
WO2011033125A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Sika Technology Ag | Composition and method for producing lime sand brick |
EP2298711A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-23 | Sika Technology AG | Compound and method for producing sand-lime brick |
RU2543834C2 (en) * | 2009-09-21 | 2015-03-10 | Сика Текнолоджи Аг | Composition and method of silicate brick manufacturing |
EP2468698A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Sika Technology AG | Magnesia cement |
EP2468697A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Sika Technology AG | Magnesium screed |
WO2012085115A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Sika Technology Ag | Magnesium cement floor |
WO2012084984A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Sika Technology Ag | Magnesium cement |
EP3050861A1 (en) * | 2010-12-24 | 2016-08-03 | Sika Technology AG | Magnesium screed |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080300343A1 (en) | 2008-12-04 |
KR20080075158A (en) | 2008-08-14 |
JP4944895B2 (en) | 2012-06-06 |
WO2007051858A3 (en) | 2007-07-05 |
JP2009514931A (en) | 2009-04-09 |
EP1948573A2 (en) | 2008-07-30 |
WO2007051858A2 (en) | 2007-05-10 |
US8022120B2 (en) | 2011-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1948573A2 (en) | Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders | |
EP1963020B1 (en) | Use of comb polymers as a grinding agent for preparations containing cement | |
EP1789462B1 (en) | Method for producing (poly-c2-c4 alkylene glycol)-mono(meth)acrylic esters | |
WO2005075529A2 (en) | Copolymers based on unsaturated mono- or dicarboxylic acid derivatives and oxyalkyleneglycol-alkenyl ethers, method for the production and use thereof | |
WO2006089759A1 (en) | Phosphorus-containing copolymers, method for the production thereof, and use thereof | |
WO1998028353A2 (en) | The use of polymers containing caboxyl groups and polyalkylene oxide ether side-chains as additives in mineral building materials | |
DE3809964C2 (en) | Cement dispersant, process for its preparation and its use | |
WO2008068213A1 (en) | Method for producing polymerizable carboxylic acid esters having alkoxy groups | |
DE60318431T2 (en) | Preparation process for an alkylene oxide addition product and cement mixture with this | |
EP3549961A1 (en) | Concrete flow improver and water reducing agent | |
EP1646665B1 (en) | Polymers that are soluble in water or can be dispersed in water and contain alkoxylated diallylamine derivatives | |
WO2005082803A1 (en) | Use of water-soluble or water-dispersible polymers as additives in mineral building materials | |
US11447579B2 (en) | Concrete flow improvers and water reducers | |
DE10056849A1 (en) | Production of copolymer for use as cement dispersant involves polymerising monomers with polyalkylene glycol groups and monomers with carboxylic acid groups in presence of chelating agents with phosphonic acid groups | |
EP2194076A1 (en) | Semi-continuous process for the production of copolymers | |
WO2024200585A1 (en) | Reduction of acetaldehyde content in vinylether-based copolymers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BASF SE, 67063 LUDWIGSHAFEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |